1
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah Daya ingat atau memori mempunyai peran penting sebagai sistem penyimpanan dari apapun yang telah diterima oleh otak manusia. Daya ingat dapat menurun karena penyakit neurodegeneratif yang kemudian bisa menyebabkan Alzheimer, karena stress (depresi), dan kelelahan (The Dana Alliance for Brain Intiatives, 2004). Salah satu dampak yang terjadi akibat menurunnya fungsi sel-sel syaraf ialah menurunnya kualitas memori atau daya ingat dan learning atau pembelajaran. Kondisi kelelahan yang disebabkan oleh kontraksi otot secara berlebihan akan menyebabkan jumlah reactive oxygen species (ROS) meningkat (Reid, 2016). Paparan radikal bebas berupa ROS merupakan salah satu penyebab turunnya daya ingat. Enzim yang terlibat dalam proses produksi ROS menunjukkan adanya peningkatan pada pasien yang memiliki tingkat stress tinggi bahkan depresi (Vavakova et al., 2015). ROS merusak sel glial dan syaraf, khususnya pada sel postmitotic, sehingga mampu menurunkan daya ingat. Beberapa penelitian juga menyebutkan bahwa ROS mampu memicu kematian sel atau apoptosis pada sel manusia (Uttara et al., 2009). Penurununan daya ingat dapat dicegah dengan senyawa antioksidan. Papandreou et al. (2009) menyebutkan bahwa kandungan senyawa polyfenol merupakan salah satu senyawa antioksidan dari ekstrak wild blueberry yang mampu meningkatkan kemampuan kognitif mencit.
2
Flavonoid merupakan salah satu senyawa polifenol. Penurunan daya ingat dapat dicegah oleh flavonoid dengan cara menghambat kematian sel saraf dan mengurangi reaksi neuroinflamasi pada mikroglia (Spencer, 2010). Flavonoid juga memiliki efek antioksidan dengan menangkal dan menekan pembentukan ROS yang terlibat dalam peningkatan radikal bebas (Halliwell, 2006).
Al-Tememy
(2013) menyebutkan ekstrak etanol buah kemukus mengandung alkaloid, flavonoid, tanin, fenol, saponin, dan glikosida. Penelitian mengenai aktivitas flavonoid berbagai macam ekstrak tanaman obat telah banyak dilakukan. Berbagai penelitian mengenai aktivitas senyawa flavonoid tersebut belum banyak diteliti lebih lanjut khususnya buah kemukus mengenai kemampuannya dalam mencegah penurunan daya ingat sehingga menarik jika dilakukan penelitian mengenai aktivitas pencegah penurunan daya ingat ekstrak etanol buah kemukus. B. Perumusan Masalah Berdasarkan latar belakang masalah, maka permasalahan penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Apakah ekstrak etanol buah kemukus dosis 45, 90, 180, dan 360 mg/kgBB memiliki aktivitas pencegah penurunan daya ingat pada tikus jantan galur Wistar? 2. Apakah ekstrak etanol buah kemukus mengandung senyawa golongan flavonoid?
C. Tujuan Penelitian
3
Penelitian ini bertujuan untuk: 1. Membuktikan adanya aktivitas pencegah penurunan daya ingat ekstrak etanol buah kemukus dosis 45, 90, 180, dan 360 mg/kgBB pada tikus jantan galur Wistar. 2. Membuktikan adanya kandungan senyawa golongan flavonoid dalam ekstrak etanol buah kemukus. D. Manfaat Penelitian Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi ilmiah terbaru mengenai manfaat ekstrak etanol buah kemukus sebagai pencegah penurunan daya ingat. Lebih lanjut, ekstrak etanol buah kemukus dapat diteliti kemampuannya dalam mengatasi berbagai masalah penurunan daya ingat. E. Tinjauan Pustaka 1. Daya Ingat a. Gambaran Umum Belajar merupakan proses mendapatkan informasi dan mengingat adalah proses mempertahankan (retensi) serta menyimpan informasi. Berdasarkan fisiologinya, memori dibagi menjadi bentuk tersurat (explicit memory) dan tersirat (implicit memory). Memori tersirat disebut juga memori deklaratif atau pengenalan (recognition), berhubungan dengan kesadaran yang tidak berhubungan dengan kesadaran yang tidak bergantung pada retensinya di hipokampus atau bagian lain lobus temporalis medial. Memori tersurat dibagi menjadi ingatan akan peristiwa (episodic memory) dan ingatan akan
4
kata-kata, peraturan-peraturan, bahasa, dan lain-lain (somatic memory). Memori tersirat tidak berhubungan dengan kesadaran dan disebut juga memori nondeklaratif atau refleksif. Biasanya retensi tidak berkaitan dengan pemrosesan di hipokampus, antara lain kemahiran melakukan sesuatu, kebiasaan, dan reflek bersyarat. Memori tersurat pada awalnya diperlukan untuk kegiatan seperti mengendarai sepeda dan akan menjadi memori tersirat bila telah cukup mahir (Ganong, 2002). Berdasarkan dimensi waktunya, memori digolongkan menjadi memori sensoris, memori jangka pendek atau memori primer, dan memori jangka panjang yang terdiri dari memori sekunder dan memori tersier. Memori sensoris berarti kemampuan untuk menyimpan isyarat sensoris pada daerah sensoris otak untuk interval waktu yang sangat singkat setelah pengalaman sensoris yang sebenarnya. Biasanya isyarat ini tetap ada untuk analisis selama beberapa ratus milidetik, tetapi digantikan oleh isyarat sensoris baru dalam waktu kurang dari satu detik. Memori sensoris merupakan stadium awal proses ingatan. Memori primer adalah ingatan mengenai beberapa fakta, kata, bilangan, huruf, atau keterangan-keterangan kecil lainnya selama beberapa detik sampai satu menit atau lebih pada satu waktu. Memori primer ditunjukkan dengan ingatan seseorang mengenai angka-angka nomor telepon untuk suatu periode waktu singkat setelah melihat di buku telepon. Jenis memori primer biasanya terbatas pada kira-kira tujuh keterangan kecil. Bila keterangan-keterangan kecil baru dimasukkan ke dalam simpanan jangka
5
pendek, beberapa informasi yang lebih lama digantikan. Memori jangka panjang merupakan simpanan informasi di dalam otak yang dapat diingat kembali pada suatu waktu di masa yang akan datang. Memori jangka panjang disebut juga memori pasti atau memori permanen. Memori permanen dibedakan menjadi memori sekunder dan memori tersier. Memori sekunder adalah memori jangka panjang yang disimpan dengan jejak ingatan yang lemah atau sedang. Memori sekunder mudah dilupakan dan kadang-kadang sulit diingat kembali. Waktu yang diperlukan untuk mencari informasi pada memori sekunder relatif lama. Memori tersier adalah memori yang telah menjadi sedemikian melekat di dalam pikiran sehingga memori tersebut biasanya dapat bertahan seumur hidup. Sangat kuatnya jejak memori pada jenis memori ini membuat informasi yang disimpan tersedia dalam sekejap mata. Jenis memori tersier ditunjukkan oleh pengetahuan seseorang mengenai namanya sendiri, mengingat kembali angka-angka dari 1 sampai 10, huruf abjad, kata-kata yang digunakan dalam pembicaraan, dan memori mengenai keadaan fisik sendiri dan keadaan sekitar yang sangat akrab (Guyton, 1990). b. Fisiologi Mengingat Proses berpikir terdiri dari suatu proses individu mengingat sesuatu (memory processes), akan tetapi pada masing-masing individu memiliki kemampuan ingatan yang berbeda-beda (individual differences). Stimulasi yang masuk ke dalam pikiran masing-masing individu sebagian ada yang disimpan dalam ingatan, tetapi ada juga stimulus yang tidak disimpan dalam
6
ingatan. Hal ini tergantung pada seberapa besar perhatian individu terhadap stimulus yang masuk dalam pikiran individu. Suatu proses memori akan berlangsung jika ada perhatian dari individu terhadap suatu stimulus. Individu akan memiliki perhatian terhadap sinar, suara, bau, kontak fisik dengan orang lain, obyek tertentu, serta bentuk-bentuk visual lainnya (Raharjo, 2009). Habituasi adalah bentuk belajar yang sederhana dengan stimulus netral diulang berkali-kali. Saat pertama kali diberikan, stimulus ini bersifat baru dan mencetuskan suatu reaksi (reflek orientasi atau respon “apakah itu?”). Apabila diulang stimulus tersebut mencetuskan respon listrik yang semakin lama semakin kurang, sehingga subjek menjadi terbiasa (habituasi) dengan stimulus tersebut dan mengabaikannya. Sensitisasi pada dasarnya adalah reaksi yang berlawanan dengan habituasi. Stimulus berulang justru menimbulkan respon yang lebih kuat apabila stimulus tersebut digabungkan dengan
satu
atau
lebih
stimulus
yang
tidak
menyenangkan
atau
menyenangkan (Ganong, 2002). Kunci untuk timbulnya ingatan ialah perubahan pada eratnya hubungan sinaps tertentu. Pada suatu keadaan, kecuali yang paling sederhana, perubahan ini menyangkut sintesis protein dan penggiatan gen. Hal ini terjadi selama perubahan dari memori jangka pendek menjadi memori jangka panjang. Habituasi disebabkan oleh penurunan Ca2+ dalam ujung-ujung saraf sensorik yang memperantarai respon terhadap stimulus tertentu. Sensitisasi disebabkan oleh peningkatan lamanya potensial aksi di ujung-ujung tersebut
7
yang menimbulkan peningkatan Ca2+ intrasel yang mempermudah pelepasan neurotransmiter dengan eksositosis. Stimulus tidak bersyarat bekerja secara pra-sinap di ujung-ujung neuron yang diaktifkan stimulus bersyarat. Hal ini menyebabkan adanya Ca2+ bebas dalam sel yang menimbulkan perubahan jangka panjang molekul adenilil siklase. Apabila enzim tersebut diaktifkan oleh stimulus bersyarat, maka lebih banyak AMP siklik yang dihasilkan, sehingga terjadi penutupan kanal K+ dan memperlama potensial aksi (Ganong, 2002). c. Penurunan Daya Ingat Istilah penurunan daya ingat identik pada usia lanjut. Penurunan daya ingat dapat terjadi juga pada usia muda dengan kemungkinan penyebab kelelahan otak ataupun stres yang mengakibatkan daya ingat yang tidak cukup kuat. Penurunan daya ingat secara ilmiah biasanya terjadi karena beberapa sel otak yang berangsur-angsur mati dan juga karena berkurangnya daya elastisitas pembuluh darah. Sel otak akan mati dan tidak akan mengalami regenerasi, sehingga menyebabkan seseorang menjadi pelupa (Susanto et al., 2009). National Institue on Aging (2010) menyebutkan beberapa penyebab daya ingat seseorang dapat menurun bahkan hingga hilangnya ingatan. Faktor penyebab daya ingat seseorang menurun diantaranya adanya reaksi buruk yang terjadi terhadap obat-obatan tertentu, depresi, tidak mengkonsumsi makanan sehat yang cukup, konsumsi alkohol, terdapat bekuan darah atau tumor di otak, cidera pada kepala, serta gangguan tiroid, hati, dan ginjal.
8
2. Senyawa Antioksidan dan Flavonoid Senyawa antioksidan merupakan suatu senyawa yang mampu menangkal atau menghambat dampak negatif radikal bebas yang ada di dalam tubuh. Antioksidan bekerja dengan cara mendonorkan satu elektronnya kepada senyawa yang bersifat radikal bebas sehingga aktivitas senyawa tersebut bisa dihambat (Rohmatussolihat, 2009). Flavonoid berperan sebagai antioksidan dengan cara mendonasikan atom hidrogennya atau melalui kemampuannya mengkelat logam, berada dalam bentuk glikosida, atau dalam bentuk bebas yang disebut aglikon (Redha, 2010). Senyawa flavonoid tergolong dalam kelompok senyawa fenol. Flavonoid berperan dalam memberi warna pada buah, sayuran, dan tanaman perdu (Kumoro, 2015). Flavonoid mengandung 15 atom karbon dalam inti dasarnya dan tersusun dalam konfigurasi C6-C3-C6 (Markham, 1988). Flavonoid mengandung cincin aromatik yang terkonjugasi, karena itu menunjukkan pita serapan yang kuat pada daerah spektrum ultraviolet (UV) spektrum tampak (Harborne, 1987). Gambar struktur flavonoid dapat dilihat pada Gambar 1. Adanya kandungan gula yang terikat pada flavonoid mengakibatkan flavonoid mudah larut dalam air, sehingga campuran pelarut yang bersifat polar seperti
etanol,
metanol,
butanol,
aseton,
dimetilsulfoksida
(DMSO),
dimetilformamida (DMF), dan air merupakan pelarut yang dapat menyari flavonoid tersebut (Markham, 1988). Flavonoid yang bebas gula (aglikon) akan
9
tertarik pada pelarut metilen klorid, etil eter, atau etil asetat (Stobiecki dan Kachlicki, 2006).
Gambar 1. Struktur kimia flavonoid (Samuelsson, 1999)
Penurunan daya ingat dapat dicegah dengan adanya antioksidan yang berperan penting dalam menangkal radikal bebas berdasarkan kemampuannya menghambat enzim, termasuk generasi ROS yaitu mitochondrial succinoxidase, glutathione S-transferase, microsomal monooxygenase, dan NADH oxydase (Kumar dan Pandey, 2013). Mekanisme flavonoid dalam meningkatkan daya ingat yaitu dengan cara melindungi syaraf terhadap cedera karena induksi neurotoksin dan neuroinflamasi, mempengaruhi fungsi endotel, mengaktifkan sinyal sinaptik, dan meningkatkan aliran darah ke otak. Perubahan efek selular yang timbul akibat pengaruh pemberian senyawa flavonoid menyebabkan peningkatan fungsi kognisi, membuat struktur otak menjadi efisien untuk menggambarkan sensor informasi oleh syaraf aferen, sebagai penyimpanan, proses penerimaan, dan pemunculan kembali memori. Efek vaskular yang timbul juga
berpotensi
dalam
peningkatan
fungsi
serebrovaskular
yang
akan
memfasilitasi neurogenesis di hipokampus (Spencer, 2010). Neurogenesis
10
hipokampus berperan menghasilkan sel-sel neuron baru pada otak yang bekerja membantu proses penyimpanan informasi, sehingga dapat membantu proses learning (Bruel-Jungerman et al., 2007). 3. Kemukus Kemukus merupakan suatu tanaman yang termasuk dalam golongan genus piper, yang dibudidayakan untuk minyak esensial. Kemukus sebagian besar tumbuh di daerah Jawa dan Sumatera, sehingga sering disebut dengan lada Jawa. a. Deskripsi Kemukus merupakan tanaman yang memiliki batang membelit dengan akar serabut yang berwarna kuning kecoklatan. Tanaman ini memiliki daun tunggal, bulat telur, dan pangkalnya berbentuk jantung dengan ujung yang meruncing, tepi rata, berseling, atau tersebar. Bunga kemukus berwarna hijau, panjang 3 – 10 cm dengan daun pelindung berbentuk elips yang melekat pada tangkai bulir. Benang sari berjumlah tiga dan putik berjumlah 3 – 5 dengan warna putih, kuning kehijauan. Batang kemukus berwarna hijau, tidak berkayu, lunak, beruas. Daun kemukus merupakan daun tunggal dan berbentuk bulat telur. Buah kemukus memiliki bentuk bulat bertangkai dengan diameter 6 – 8 mm dengan panjang tangkai 2 – 5 mm yang berwarna coklat kehitaman. Biji kemukus kecil berbentuk lanset dan berwarna coklat kehitaman (Depkes RI, 2001). Gambar tanaman dan buah kemukus dapat dilihat pada Gambar 2.
11
a
b
Gambar 2. (a) Buah kemukus dan (b) tanaman kemukus (Tanobat, 2014)
b. Klasifikasi (Depkes RI, 2001) Division
: Spermatophytae
Kelas
: Dicotyledonae
Bangsa
: Piperales
Suku
: Piperaceae
Marga
: Piper
Jenis
: Piper cubeba L.f
c. Kandungan Senyawa Kandungan senyawa yang terdapat pada buah kemukus diantaranya alkaloid, glikosida, streroid, flavanoid, tanin, dan antraquinon. Flavonoid merupakan salah satu kelompok senyawa fenolik yang mampu berperan sebagai antioksidan (Nahak dan Sahu, 2011). 4. Ekstraksi Ekstrak merupakan sediaan sari pekat hewan atau tumbuhan yang diperoleh dengan cara melepaskan zat aktif menggunakan pelarut yang cocok, kemudian pelarutnya diuapkan (Ansel, 1989). Proses pembuatan ekstrak terdiri
12
dari dua macam cara, yaitu ekstraksi dengan cara dingin yang meliputi maserasi dan perkolasi, serta ekstraksi dengan cara panas yang meliputi refluks, infusa, dekokta, dan sokletasi. Maserasi adalah proses pengekstrakan suatu simplisia menggunakan pelarut dengan beberapa kali pengocokan atau pengadukan pada temperatur ruangan (List dan Schmidt, 1989). Prinsip metode maserasi adalah merendam serbuk simplisia dalam cairan penyari, kemudian cairan penyari tersebut akan menembus dinding-dinding sel dan akan 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 terdesak keluar sehingga terlarut dalam cairan penyari. Keuntungan metode maserasi diantaranya cara pengerjaan dan alat-alat yang digunakan sangat sederhana dan mudah didapatkan. Kerugian metode maserasi adalah proses pengerjaannya memerlukan waktu yang cukup lama serta penyariannya yang kurang sempurna (Depkes, 1986). 5. Kromatografi Lapis Tipis (KLT) KLT merupakan analisis kualitatif yang digunakan untuk mendeteksi suatu senyawa dengan cara memisahkan komponen-komponen pada sampel berdasarkan perbedaan kepolaran. Prinsip kerja KLT adalah memisahkan kandungan senyawa berdasarkan tingkat kepolaran antara senyawa uji dengan fase gerak. Fase gerak akan perlahan naik melalui fase diam dan membawa komponen-komponen yang ada dalam campuran senyawa uji (Gandjar dan Rohman, 2007).
13
Fase diam yang umum dan banyak dipakai adalah silika gel yang dicampurkan dengan CaSO4 agar daya lengket partikel silika gel pada pendukung (pelat) bertambah. Adsorben lain yang banyak dipakai adalah kiesel guhr, celite, serbuk selulose, serbuk poliamida, kanji, dan sephadex (Mulja dan Suharman, 1995). Fase gerak adalah medium angkut yang terdiri atas satu atau beberapa pelarut yang bergerak pada fase diam karena adanya gaya kapiler (Stahl, 1985). Deteksi hasil pemisahan kromatogram dilakukan dengan membandingkan harga Rf (retardation factor) sampel dengan Rf baku senyawa murni. Harga Rf didefinisikan sebagai perbandingan jarak yang ditempuh oleh senyawa terlarut terhadap jarak yang ditempuh fase gerak (Sastrohamidjojo, 2002).
Rf = Jarak yang ditempuh senyawa terlarut Jarak yang ditempuh fase gerak
Bilangan Rf dapat terpengaruh oleh beberapa faktor diantaranya suhu, kejenuhan bejana kromatografi, kemurnian fase gerak, tebal dan kerataan lapisan bahan penyerap, serta jumlah cuplikan yang dianalisis (Sastrohamidjojo, 2002). 6. Metode Uji Pencegah Penurunan Daya ingat Metode yang dapat dilakukan untuk uji peningkat daya ingat diantaranya adalah metode elevated plus maze, T-maze, radial arm maze, dan Morris water maze (Gambar 3). Metode elevated plus maze merupakan metode yang menggunakan labirin berkaki setinggi 50 cm, di atasnya terdapat empat lengan dengan dua lengan terbuka dan dua lengan tertutup tegak lurus membentuk tanda
14
plus (Giddings, 2002). Metode T-maze menggunakan labirin kecil berbentuk huruf T 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 – 12 lengan secara melingkar dengan panjang 250 cm dan terdapat platform yang terletak di tengah-tengahnya (Pritchett dan Mulder, 2003). Metode Morris water maze merupakan metode uji peningkat daya ingat yang menggunakan kolam sirkuler dengan diameter 1,2 m dan tinggi 0,47 m terbuat dari plastik yang diisi air dengan kedalaman 20 cm. Permukaan kolam dibagi menjadi 4 kuadran yaitu kuadran A, B, C, dan D. Objek gambar dengan bentuk geometri yang berbeda-beda (persegi, segitiga, bentuk hati, dan lingkaran) ditempelkan pada dinding kolam untuk menandai kuadran kolam yang dapat digunakan tikus sebagai alat bantu navigasi saat berada dalam kolam. Isyarat gambar akan digunakan tikus sebagai penunjuk visual ruang dalam kolam untuk menemukan hidden platform. Terdapat platform yang berbentuk sirkuler bening menyerupai warna air dengan diameter 10 cm dan ditempatkan 0,5 cm di bawah permukaan air. Prinsip kerja metode Morris water maze berdasarkan kemampuan tikus menyusun rencana memanfaatkan lingkungannya untuk keluar dari air dengan upaya yang minimal, dalam hal ini berenang dengan jarak sependek mungkin dan waktu secepat mungkin. Tikus secara individu dimasukkan ke dalam kolam untuk kemudian diuji daya ingatnya dengan parameter waktu latency, yaitu waktu yang dibutuhkan untuk mencapai platform yang tersembunyi (Alvin dan Terry, 2009).
15
a
b
c
d
Keterangan. (a) Elevated plus maze (Giddings, 2002) (b) T-maze (Pritchett and Mulder, 2003) (c) Radial arm maze (Tarragonet al., 2012) (d) Morris water maze (UCLA Behavioral Testing Core Facility, 2007) Gambar 3. Metode uji pencegah penurunan daya ingat
F. Landasan Teori Pemberian senyawa antioksidan dapat digunakan untuk mencegah penurunan daya ingat (Thukhamme et al., 2012). Cara kerja dari antioksidan yaitu dengan menangkal dan menekan pembentukan ROS yang terlibat dalam peningkatan radikal bebas (Halliwell, 2006). Al-Tememy (2013) menyebutkan bahwa ekstrak etanol buah kemukus mengandung alkaloid, flavonoid, tanin, fenol, saponin, dan glikosida. Flavonoid
akan menghambat kematian
sel
saraf dan
mengurangi
reaksi
neuroinflamasi pada mikroglia sehingga mampu mencegah penurunan daya ingat. Flavonoid merupakan senyawa yang mempunyai sifat semipolar hingga polar. Etanol
16
merupakan pelarut yang memiliki sifat polar, sehingga flavonoid yang bersifat polar dapat tersari oleh pelarut etanol (Markham, 1988). G. Hipotesis Ekstrak etanol buah kemukus mempunyai aktivitas pencegah penurunan daya ingat pada tikus jantan galur Wistar. Ekstrak etanol buah kemukus mengandung senyawa golongan flavonoid.
