BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah Penuaan dikaitkan dengan beberapa penyakit neurodegeneratif kronis dan menjadi penyebab penurunan sel-sel saraf, utamanya pada sel saraf otak. Penyakit neurodegeneratif dapat terjadi karena beberapa faktor seperti, stres oksidatif, gangguan fungsi mitokondria, aktivasi apoptosis neuronal, deposisi protein agregat, dan excitotoxixity. Efek neuroprotektif tanaman dengan kandungan polifenol, merupakan antioksidan yang kuat secara in vitro. Senyawa aktif tersebut dapat memberikan efek neuroprotektif dengan mencegah kerusakan sel-sel neuron (Spancer, 2010). Telah banyak penelitian yang dilakukan untuk menguji pemberian senyawa flavonoid untuk mencegah penurunan memori dan fungsi kognisi. Pemberian asupan makanan atau ekstrak yang mengandung senyawa flavonoid mampu memperbaiki memori dan belajar (spancer, 2008). Tanaman yang mengandung senyawa flavonoid salah satunya buah tomat sayur (Solanum lycopersicum commune L.). Kandungan senyawa aktif dalam buah tomat adalah likopen, karotenoid, asam askorbat, senyawa fenolik, dan R-tokoferol (Agarwal dan Rao, 2000). Salah satu golongan senyawa fenolik adalah flavonoid (Nina et al,. 2011). Penelitian Eveline (2014) menunjukkan bahwa dalam ekstrak etanol tomat mengandung senyawa flavonoid yang dapat terlarut dalam pelarut etanol. Tanaman buah tomat sayur banyak dibudidayakan di Indonesia dan sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari sebagai sayuran.
1
2
Penelitian yang dilakukan Wang et al., (2012) menyebutkan bahwa senyawa flavonoid pada teh hijau (camellia sinensis) terbukti mampu meningkatkan neurogenesis hippocampal yang berfungsi sebagai pusat learning dan memori di otak mencit. Penelitian Thukhammee et al., (2012) menyatakan bahwa aktivitas senyawa aktif tomat pomace sudah terbukti dapat meningkatkan daya ingat menggunakan metode Morris water maze. Sampai saat ini, belum ada penelitian mengenai aktivitas peningkatan daya ingat dari buah tomat sayur yang ada di Indonesia. Berdasarkan uraian di atas sangat menarik jika dilakukan penelitian mengenai aktivitas peningkat daya ingat ekstrak etanol buah tomat sayur. Penelitian ini diharapkan bisa menjadi penelitian pendahuluan dalam mengetahui aktivitas peningkat daya ingat senyawa flavonoid buah tomat sayur dalam mencegah penurunan daya ingat dan belajar.
B. Perumusan Masalah Berdasarkan uraian latar belakang masalah, maka perumusan masalah dalam penelitian ini adalah : 1. Apakah ekstrak etanol buah tomat sayur mempunyai aktivitas peningkat daya ingat terhadap tikus jantan galur Wistar? 2. Apakah ekstrak etanol buah tomat sayur mengandung senyawa golongan flavonoid?
3
C. Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk : 1. Membuktikan adanya aktivitas ekstrak etanol buah tomat sayur sebagai peningkat daya ingat terhadap tikus jantan galur Wistar. 2. Mengidentifikasi kandungan senyawa aktif golongan flavonoid dalam ekstrak etanol buah tomat sayur.
D. Manfaat Penelitian Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut : 1. Ekstrak etanol buah tomat sayur dapat digunakan sebagai terapi suportif pada penyakit penurunan daya ingat. 2. Sebagai sumber informasi dalam pengembangan ilmu kefarmasian tentang manfaat buah tomat sebagai obat tradisional.
E. Tinjauan Pustaka 1. Tinjauan Tentang Daya Ingat a. Definisi Daya ingat adalah kemampuan untuk menerima informasi, menyimpan, dan mengeluarkannya kembali tanpa ada perbedaan pada saat menerima informasi tersebut. Kemampuan mengingat yang kurang dan gangguan daya ingat dapat terjadi karena stres oksidatif. Stres oksidatif merupakan salah satu mekanisme utama yang menyebabkan perubahan degeneratif (Mecocci, 2004).
4
b. Penggolongan 1) Memori sensori Memori sensori dapat menangkap informasi yang diterima dengan cepat. Ciri dari memori sensori adalah kemampuan untuk memperhatikan informasi dan mengingat informasi tersebut dengan sekilas pengamatan atau penghafalan. Memori sensori kapasitas penyimpanannya cukup banyak (Bhinnety, 1995). 2) Memori jangka pendek Memori jangka pendek memiliki kapasitas kecil, namun mempunyai peranan yang besar pada proses mengingat. Memori jangka pendek
berfungsi
sebagai
penyimpanan
transitori
yang
dapat
menyimpan informasi dalam jumlah terbatas dan mentransformasikan informasi untuk menghasilkan respon dari suatu stimulus (Bhinnety, 1995). 3) Memori jangka panjang Memori jangka panjang memiliki kemampuan mengingat masa lalu dan memanfaaatkan informasi tersebut untuk saat ini dengan kapasitas yang tidak terbatas dan durasinya seakan-akan tidak pernah berakhir. Informasi jangka pendek akan diubah menjadi informasi jangka panjang apabila informasi tersebut sudah disimpan cukup lama (Bhinnety, 1995).
5
c. Faktor Resiko Penurunan Daya Ingat Penyebab penurunan daya ingat pada seseorang bahkan sampai kehilangan ingatan dapat terjadi karena beberapa faktor, seperti reaksi buruk terhadap obat-obatan tertentu, depresi, tidak mengkonsumsi makanan yang sehat yang cukup, konsumsi alkohol, terdapat bekuan darah atau tumor otak, cidera kepala, serta gangguan tiroid, ginjal dan hati National Institute on Aging (2010). d. Upaya Pencegahan Penurunan Daya Ingat Beberapa upaya mencegah penurunan daya ingat dapat dilakukan dengan pemberian asupan flavonoid dan perubahan pola hidup. Terdapat penelitian yang mengungkapkan bahwa upaya untuk mencegah penurunan daya ingat dapat diatasi dengan pemberian senyawa flavonoid. Tomat yang mengandung senyawa flavonoid dapat membantu mencegah penurunan kognitif sehingga mampu memperbaiki memori dan belajar (Spancer, 2008). Upaya pencegahan penurunan daya ingat melalui perubahan pola hidup dapat dilakukan dengan olahraga teratur, menjaga otak agar tetap aktif, menghindari penggunaan alkohol dan rokok, serta mengkonsumsi makanan yang bergizi. Olahraga tidak hanya dapat membuat tubuh sehat tetapi juga dapat meningkatkan kemampuan otak untuk membangun selsel baru, karena olahraga dapat membantu sirkulasi darah ke seluruh tubuh sehingga suplai nutrisi dan oksigen yang masuk ke otak dapat terdistribusi
6
dengan baik, hasilnya dapat mencegah penurunan daya ingat (Susanto et al., 2009). 2. Tinjauan Tentang Tomat Sayur (Solanum lycopersicum commune L.) a. Klasifikasi tomat (Backer dan Brink, 1968) Kerajaan
: Plantae
Sub Kingdom
: Tracheobionta
Super Divisi
: Spermatophyta
Class
: Magnoliopsida
Ordo
: Solanales
Famili
: Solanaceae
Genus
: Solanum
Spesies
: Solanum lycopersicum L. (tomat) Solanum lycopersicum commune L. (tomat sayur)
Gambar 1. Tanaman tomat sayur (dokumen pribadi)
Tomat (gambar 1) termasuk dalam famili solanaceae (berbunga seperti terompet) dan merupakan salah satu jenis sayuran buah yang telah
7
lama dikenal oleh masyarakat Indonesia. Tomat (Solanum lycopersicum L.) adalah buah yang berasal dari Amerika terdiri dari beberapa bentuk dan ukuran. Tomat dapat dikonsumsi dalam bentuk segar, selain itu juga dapat dikonsumsi dalam berbagai olahan seperti saus tomat dan jus tomat. Penggunaan nama lycopersicum digunakan pada saat tomat (Solanum lycopersicum) mulai dibudidayakan. Tomat yang banyak dibudidayakan di Indonesia antara lain tomat sayur (Solanum lycopersicum commune
L.), tomat apel (Solanum lycopersicum
pyriforme), dan tomat kentang (Solanum lycopersicum grandiforlum) (Nuraini, 2014). b.
Morfologi Tomat merupakan buah yang berasa asam, berwarna merah, dan memiliki produktivitas tinggi di Indonesia. Menurut Nuraini (2014), tomat memiliki bentuk daun bercelah dan menyirip tanpa daun penumpu, dengan jumlah daun ganjil (antara 5 – 7 helai). Batang tanaman tomat berbentuk segi empat sampai bulat, berwarna hijau, dan mempunyai banyak cabang. Akar tomat merupakan akar tunggang dan memiliki akar samping yang menjalar di seluruh permukaan atas. Bunga tomat berjenis dua dengan 5 buah kelopak berwarna hijau berbulu dan 2 buah daun mahkota berwarna kuning.
c. Kandungan senyawa Kandungan senyawa aktif dalam buah tomat antara lain likopen, karotenoid, asam askorbat, flavonoid, senyawa fenolik, dan R-tokoferol.
8
Kandungan likopen yang ada dalam tomat dipengaruhi oleh proses pematangan dan perbedaan varietas. Tomat yang berwarna merah mengandung lebih banyak likopen dibandingkan tomat yang berwarna kuning (Canene-Adams et al., 2005). Kadar flavonoid pada tomat cukup tinggi sampai dengan 98%. Flavonol total terkandung di kulit buah tomat sebagai bentuk konjugasi dari quersetin dan kaemferol (Mariska, 2009). d. Khasiat Tomat memiliki khasiat sebagai antioksidan yang potensial dibandingkan beta-karoten dan alfa-tokoferol. Tomat juga dapat digunakan untuk mengobati kanker prostat, kanker payudara, kanker serviks, penyakit osteoporosis, dan penurunan daya ingat. Tomat sebagai antioksidan akan menangkal radikal bebas, dimana radikal bebas dapat menyebabkan kerusakan pada protein dan gen. Radikal bebas menghambat protein yang menyebabkan metabolisme abnormal. Kerusakan oksidatif dalam jangka panjang dapat menyebabkan kanker dan berbagai penyakit kronis lain (Loft dan Poulson, 1996). 3. Flavonoid a. Karakterisitik Senyawa Flavonoid Flavonoid merupakan senyawa kimia yang memiliki dua cincin benzen yang terpisah oleh unit propana. Flavonoid umumnya terdapat pada tanaman dalam bentuk glikosida. Flavonoid merupakan istilah umum yang menggambarkan produk alam yang mempunyai kerangka karbon C 6-C3-C6. Flavonoid juga mengandung cincin heterosiklik dan gugus hidroksil, meliputi
9
flavon,
flavonol,
flavonon,
antosianin,
dan
isoflavon.
Flavonoid
berkonstribusi memberikan warna kuning pada bunga dan buah dalam bentuk glikosida. Flavonoid golongan antosianin memberikan warna merah, ungu, dan biru (Samuelsson, 1999). Adanya gula yang terikat pada flavonoid menyebabkan flavonoid lebih bersifat mudah larut dalam air. Senyawa golongan flavonoid yang bersifat polar dapat larut dalam pelarut polar seperti etanol, metanol, butanol, dan aseton. Golongan flavonoid yang bersifat kurang polar seperti isoflavon, flavanon, flavon dan flavanol dapat larut dalam pelarut seperti dietileter, etil asetat, dan kloroform (Markham, 1988). Struktur kimia flavonoid dapat dilihat pada gambar 2.
Gambar 2. Struktur kimia flavonoid (Samuelsson, 1999)
Flavonoid dalam tubuh dapat berfungsi sebagai antioksidan dengan cara menetralisir dan mencegah kerusakan akibat paparan radikal bebas yang dapat menyebabkan kerusakan sel (Waji dan Sugrani, 2009). Selain itu, flavonoid berperan sebagai antioksidan dengan cara mendonasikan atom hidrogennya atau melalui kemampuannya mengkelat logam (Cuppett et al.,1954).
10
b. Peran Flavonoid Dalam Peningkatan Memori Dan Kognisi Penuaan berkaitan dengan penurunan fungsi memori dan belajar (learning). Penurunan fungsi memori menyebabkan penurunan sel-sel saraf, utamanya sel saraf otak. Pemberian asupan makanan atau ekstrak yang mengandung senyawa flavonoid mampu memperbaiki memori dan belajar (spancer, 2008). Mekanisme kerja flavonoid dalam memperbaiki memori dan kognisi dapat diihat pada gambar 3.
Gambar 3. Mekanisme flavonoid dalam mencegah penyakit neurodegeneratif dan meningkatkan fungsi memori dan kognisi (Spencer, 2010).
Mekanisme flavonoid dalam mencegah penyakit neurodegeneratif dengan cara menginduksi aktivasi ekstraselular reseptor kinase (ERK), dan Akt. Aktivasi ini kemudian merespon cyclicAMP element-binding protein (CERB) untuk mempromosikan perubahan pada plastisitas sinaps dan neurogenesis yang akhirnya berdampak pada memori, pembelajaran, dan kognisi. Aktivasi ini juga akan menghambat sinyal pro-apoptosis pada syaraf. Penghambatan oleh flavonoid ialah dengan menghambat c-jun N-terminal kinase (JNK), apoptosis kinase 1, dan mengatur penghambatan p38 pada
11
apoptosis syaraf dan mereduksi reaksi neuroinflamatory pada microglia (merereduksi pada inductible nitrit oxide synthase (iNOS) dan pelepasan NO-) yang akan menghambat proses neurodegenerasi dan penuaan otak (Spancer, 2010). 4. Kromatografi Lapis Tipis Kromatografi lapis tipis (KLT) merupakan analisis kualitatif yang digunakan
untuk
mendeteksi
suatu
sampel
dengan
memisahkan
komponen-kompenen pada sampel berdasarkan perbedaan kepolaran. Prinsip kerja KLT adalah memisahkan sampel berdasarkan tingkat kepolaran antara sampel dengan fase gerak. Fase gerak akan merambat naik melalui fase diam dan membawa komponen-komponen yang ada dalam campuran senyawa uji (Ganjar dan Rohman, 2007). Kelebihan KLT adalah waktu yang dibutuhkan lebih cepat dan diperoleh pemisahan yang baik, serta memerlukan alat yang sederhana dan tidak mahal. Bercak sampel dan pembanding pada kromatogram dihitung nilai Rf-nya. Rf (retardation faction) merupakan jarak yang ditempuh senyawa terlarut dibagi jarak yang ditempuh fase gerak. Senyawa standar yang digunakan sebagai pembanding biasanya memiliki sifat kimia yang mirip dengan senyawa sampel pada kromatogram. Hasil Rf dapat dipengaruhi oleh gerakan bercak pada saat elusi karena beberapa faktor, yaitu struktur kimia dari senyawa yang dipisahkan, sifat dari fase diam dan derajat aktivitasnya (biasanya aktivitas dicapai dengan pemanasan dalam oven), ketebalan dan
12
kerataan lapisan fase diam, serta sifat dari pelarut dan derajat kemurniannya (Sartrohamidjojo, 2005). 5. Ekstraksi Ekstrak adalah sediaan kering, kental, atau cair yang dibuat dengan menyari simplisia nabati atau hewani menurut cara yang cocok. Proses pembuatan ekstrak ada dua macam metode yaitu metode panas dan metode dingin. Metode ekstraksi panas meliputi refluks, infusa, dekokta, dan sokletasi. Metode ekstraksi dingin meliputi maserasi dan perkolasi. Maserasi adalah proses pengekstrakan simplisia menggunakan pelarut dengan beberapa kali pengadukan pada temperatur ruangan (Depkes RI, 2000). Prinsip dari metode maserasi adalah merendam serbuk simplisia dalam cairan penyari yang cocok. Cairan penyari akan menembus dinding sel dan masuk ke dalam rongga-rongga sel yang mengandung zat aktif. Adanya perbedaan konsentrasi larutan zat aktif di dalam sel dengan di luar sel menyebabkan zat aktif akan larut, kemudian larutan yang pekat akan terdesak keluar. Keuntungan metode maserasi ialah cara pengerjaan dan alat-alat yang digunakan sangat sederhana dan mudah diusahakan. Kerugian metode maserasi adalah proses ekstraksinya memerlukan waktu yang cukup lama serta penyariannya kurang sempurna (Depkes RI,1986). Pemilihan cairan penyari yang baik harus memenuhi beberapa persyaratan seperti toksisitas rendah, mudah diuapkan pada suhu yang rendah, dapat digunakan sebagai pengawet, dapat menyerap dengan cepat pada ekstrak, dan tidak menyebabkan ekstrak memisah atau membentuk
13
kompleks. Campuran alkohol (etanol) dengan air merupakan pelarut dengan kekuatan ekstraktif terbesar pada hampir semua bahan alami yang mempunyai berat molekul yang rendah seperti alkaloid, saponin, dan flavonoid. Etanol relatif tidak toksik jika dibandingkan dengan metanol dan pelarut lainnya (Tiwari et al., 2011). 6. Metode Uji Peningkatan Daya Ingat Metode uji yang digunakan untuk peningkat daya ingat antara lain Morris water maze, T maze, Y maze, elevated plus maze, dan radial arm maze. Metode T maze dan Y maze menggunakan sebuah labirin kecil yang berbentuk huruf T dan Y yang terbuat dari logam dan mempunyai bagian sisi dan lantai yang solid buram. Metode radial arm maze menggunakan labirin yang terbuat dari logam atau kaca, terdiri dari 8 atau 12 lengan secara melingkar dengan panjang 250 cm dan terdapat platform yang berada di tengah-tengahnya (Pritchett dan Mulder, 2003). Metode elevated plus maze menggunakan labirin yang memiliki kaki setinggi 50 cm, di atasnya terdapat empat lengan dengan dua lengan terbuka dan dua lengan tertutup tegak lurus membentuk tanda plus (Giddings, 2002). Metode Morris water maze yaitu metode uji peningkat daya ingat yang menggunakan sebuah kolam melingkar yang berbentuk drum sirkuler berukuran diameter 1,2 m dan tinggi 0,47 m. Permukaan drum dibagi menjadi 4 kuadran yaitu kuadran A, B, C, dan D dengan ukuran yang sama untuk menempatkan cues atau isyarat seperti gambar segitiga, persegi, lingkaran, atau yang lainnya. Sebuah platform berbentuk sirkuler berwarna putih dengan
14
diameter 10 cm ditempatkan 0,5 cm di bawah permukaan air. Agar platform tidak terlihat, 4igunakan platform yang terbuat dari kaca. Kolam diisi dengan air hingga platform tidak terlihat, serta dijaga suhunya sehingga sama dengan suhu ruang (24 – 25o C). Hewan uji dimasukkan ke dalam kolam dengan menghadap dinding kolam, dari salah satu dari kuadran titik awal (A, B, C, dan D), kemudian hewan uji berenang sampai menemukan hidden platform (Sharma, 2009). Parameter adanya peningkatan daya ingat ditunjukkan dengan adanya penurunan waktu latency, yaitu waktu yang dibutuhkan tikus untuk mencapai hidden platform. Gambar kolam Morris water maze dapat dilihat pada gambar 4.
Gambar 4. Kolam Morris water maze (UCLA BTC, 2007)
F. Landasan Teori Penelitian yang dilakukan Thukhamme et al., (2012) menunjukkan bahwa tomat pomace dapat meningkatkan daya ingat menggunakan metode Morris water maze. Buah tomat yang banyak di Indonesia adalah tomat sayur yang banyak dikonsumsi dalam kehidupan sehari-hari. Kandungan buah tomat antara lain
15
likopen, karotenoid, flavonoid, dan asam askorbat yang merupakan sumber antioksidan yang baik bagi kesehatan (Canene-Adam, et al., 2005). Penelitian Agarwal dan Rao (2000) menunjukkan bahwa senyawa aktif dalam buah tomat salah satunya adalah senyawa flavonoid. Senyawa flavonoid dalam ekstrak etanol tomat dapat terekstraki dalam pelarut etanol (Eveline, et al., 2014). Senyawa yang berpengaruh dalam proses mengingat atau belajar adalah flavonoid, polifenol, dan terpenoid (Aruna, et al,. 2012). Senyawa aktif tersebut dapat memberikan efek neuroprotektif dengan mencegah kerusakan sel-sel neuron. Pemberian asupan makanan atau ekstrak yang mengandung senyawa flavonoid mampu memperbaiki memori dan belajar (spancer, 2008). Beberapa contoh tanaman lain yang dapat meningkatkan fungsi kognisi dan belajar antara lain, anggur, coklat, teh hijau, dan blueberry (Spancer, 2010).
G. Hipotesis Ekstrak etanol buah tomat sayur mempunyai aktivitas peningkat daya ingat terhadap tikus jantan galur Wistar dengan parameter waktu latency pada metode Morris water maze. Ekstrak etanol buah tomat sayur mengandung senyawa golongan flavonoid.
