BAB II LANDASAN TEORI
A. Tinjauan Pustaka 1. Sirsak Sirsak (Annona muricata L), termasuk dalam famili Annonaceae, merupakan tanaman buah yang banyak ditemukan di wilayah tropis dan substropis seperti di Amerika Selatan dan Afrika. Buah sirsak banyak dikonsumsi secara langsung maupun dalam bentuk olahan makanan seperti jus, sirup, es krim dan lain-lain. Tidak hanya dimanfaatkan buahnya untuk dikonsumsi, berbagai macam bagian dari tanaman sirsak seperti daun, biji, akar dan buah sudah lama digunakan dalam pengobatan tradisional (Moghadamtousi et al., 2015; Kedari dan Khan, 2014). Penelitian terkait kandungan fitokimia tanaman sirsak sudah mulai banyak dilakukan (Raybaudi-Massilia et al., 2015; Vijayameena et al., 2013; Ukwubile, 2012; Gajalakshmi et al., 2012). Salah satu bagian yang menarik perhatian adalah biji sirsak. Ekstrak biji sirsak mengandung zat-zat kimia yang dapat berfungsi sebagai anti-proliferasi dari sel tumor, anti-bakterial dan antioksidan (Vijayameena et al., 2013; Agbai et al., 2015).
5
6
B
Gambar 2.1.
Annona muricata L.; Pohon sirsak (A), daun dan biji (B), bunga (C) dan buah (D) (Moghadamtousi et al., 2015).
a. Taksonomi Taksonomi dari Annona muricata L adalah : Kingdom
:
Plantae
Divisi
:
Spermatophyta
Sub Divisi :
Angiospermae
Kelas
:
Dicotyledonae
Ordo
:
Ranales
Famili
:
Annonaceae
Genus
:
Annona
Species
:
Annona muricata L (Sunarjono, 2005).
7
b. Asal dan Habitat Tanaman Sirsak Annona muricata L atau tanaman sirsak sebelum menyebar ke Filipina dan Indonesia, berasal dari Amerika tropis seperti Peru, Meksiko dan Argentina. Nama tanaman sirsak di Indonesia beraneka ragam bergantung pada daerah seperti nangka belanda, nangka seberang dan buah nona (Sunarjono, 2005). Habitat tanaman sirsak tumbuh di daerah beriklim lembab dan berada di dataran rendah hingga dataran tinggi mencapai 1.000 m dpl. Pada dataran beriklim kering dan selama terdapat air tanah dangkal (kurang dari 150 cm), tanaman ini masih mampu tumbuh dan berbuah. Curah hujan yang sesuai antara 1.500 – 2.000 mm per tahun dengan musim kemarau selama 4 – 6 bulan (Sunarjono, 2005). c. Fitokimia Biji Sirsak Biji sirsak memiliki banyak kandungan fitokimia seperti protein, vitamin C dan vitamin E, antioksidan enzimatik seperti superoksida dismutase (SOD) dan katalase, alkaloid, flavonoid, saponin, terpenoid, annonaceous
acetogenin,
anthraquinone,
tannin
dan
glikosida
(Vijayameena et al., 2013; Ukwubile, 2012). Senyawa bioaktif yang ditemui pada biji sirsak memiliki banyak manfaat.
Senyawa
fenolik
seperti
flavonoid,
senyawa
alkaloid,
superoksida dismutase (SOD), katalase, vitamin C dan vitamin E dapat berperan sebagai antioksidan. Annonaceous acetogenin, senyawa yang
8
hanya ditemukan pada tanaman kelas Annonaceae, memiliki peran penting dalam kerusakan sel kanker sehingga banyak digunakan dalam pengobatan dan pencegahan kanker. Senyawa bioaktif biji sirsak juga memiliki sifat antimikroba dan antiparasitik. Ekstrak methanol biji sirsak menunjukkan aktivitas antimikrobial terhadap mikroorganisme patogen seperti Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Proteus vulgaris, Streptococcus pyogenes, Bacillus subtilis, Salmonella typhimurium, Klebsiella pneumonia, dan Enterobacter aerogens. (Gajalakshmi et al., 2012; Raybaudi-Massilia et al., 2014).
2. Rokok Rokok adalah silinder dari kertas yang digulung dan berisi daun-daun tembakau yang telah dicacah. Ukuran panjang dan diameter rokok bervariasi pada masing-masing negara. Rokok dikonsumsi dengan cara menghisap asap dari salah satu ujungnya sementara ujung lainnya dibakar (Mansour et al., 2013). Berbagai penelitian telah membuktikan bahwa asap rokok dapat membahayakan tubuh dan menimbulkan berbagai macam penyakit seperti penyakit kardiovaskuler, PPOK dan berbagai macam kanker terutama kanker paru (Talhout et al., 2011; Mansour et al., 2013). Di Amerika, riwayat merokok ditemukan pada 3 dari 4 orang penderita PPOK dan pada 8 dari 10 kasus kematian yang berhubungan dengan PPOK (U.S. Department of Health
9
and Human Services, 2015). Selain itu, berbagai penelitian juga menunjukkan bahwa asap rokok memiliki pengaruh yang signifikan terhadap gangguan fertilitas baik pada pria maupun wanita (Mostafa, 2010; Ramlau-Hansen et al., 2008). Jumlah perokok di dunia dan di Indonesia terus meningkat setiap tahunnya meskipun merokok membahayakan tubuh dan dapat menimbulkan berbagai penyakit (WHO, 2015; Depkes, 2015). Rokok terdiri dari campuran zat kimia kompleks yang terikat pada partikel aerosol atau berada bebas dalam bentuk gas. Asap dari rokok yang dibakar merupakan aerosol yang terkonsentrasi dalam udara atmosfer (U.S. Department of Health and Human Services, 2010). Asap rokok dibagi menjadi 2 jenis, yaitu mainstream (asap yang dihirup perokok) dan sidestream (asap yang keluar dari ujung rokok yang dibakar). Asap rokok mainstream dibagi menjadi partikel solid (tar) dan partikel gas (gas toksik, senyawa yang mudah menguap, radikal bebas dll) (Valavanidis et al., 2009). Asap rokok diantaranya mengandung : a. Nikotin Nikotin pada manusia bersifat adiktif karena terdapat struktur dari nikotin yang menyerupai asetilkolin, neurotransmitter yang penting dalam otak manusia. Nikotin dapat meracuni saraf tubuh, meningkatkan tekanan darah, menimbulkan penyempitan pembuluh darah tepi dan menyebabkan ketagihan serta ketergantungan pada pemakainya. Kadar nikotin yang dihisap oleh orang dewasa setiap hari sebanyak 4 – 6 mg sudah dapat
10
membuat seseorang ketagihan untuk merokok (U.S. Department of Health and Human Services, 2010; Valavanidis et al., 2009). b. N-Nitrosamine N-Nitrosamine adalah kelompok zat kimia yang memiliki gugus nitroso yang berikatan dengan amin nitrogen dan berbahaya bagi tubuh karena bersifat karsinogenik. Kandungan N-Nitrosamine dalam rokok jauh lebih tinggi dibandingkan kandungan N-Nitrosamine dalam produk lain seperti daging babi yang sudah dimasak atau bir (U.S. Department of Health and Human Services, 2010; Straif et al., 2000). c. Polycyclic Aromatic Hydrocarbons Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAH) adalah senyawa kimia yang terdiri dari atom karbon dan hidrogen yang membentuk banyak cincin aromatik. PAH berbahaya bagi tubuh karena memiliki sifat karsinogenik, mutagenik dan teratogenik meskipun sifat ini bergantung pada masing-masing struktur PAH. PAH ditemukan dalam semua jenis pembakaran tembakau. (U.S. Department of Health and Human Services, 2010). d. Logam Berat Logam berat merupakan salah satu senyawa yang banyak terdapat dalam tembakau. Suhu dari ujung rokok yang dibakar mampu mencapai 900ᵒC dan membuat kandungan logam berat dalam rokok menguap di udara, terkondensasi dan dihirup oleh perokok aktif maupun pasif. Logam
11
berat yang dapat ditemukan dalam tembakau diantaranya kadmium, arsenik dan timbal (U.S. Department of Health and Human Services, 2010). e. Amin Aromatik Senyawa amin aromatik dan turunannya merupakan senyawa yang banyak digunakan dalam pewarnaan, pembuatan pestisida dan plastik. Senyawa amin aromatik sering ditemukan sebagai kontaminan dalam zat warna makanan, pewarna tekstil, cat warna, dan hasil pembakaran bahan bakar dan minyak. (U.S. Department of Health and Human Services, 2010).
3. Testis a. Anatomi Testis Fungsi reproduksi pria terbagi menjadi spermatogenesis atau pembentukan sperma, kinerja kegiatan seksual dan pengaruh hormon dalam pengaturan fungsi reproduksi pria. Salah satu organ yang termasuk dalam sistem reproduksi pria adalah testis, yang merupakan organ tempat pembentukan sperma dan hormon testosteron (Guyton dan Hall, 2007). Testis terdiri dari lilitan tubulus seminiferus, yang merupakan terjadinya proses spermatogenesis. Sperma yang telah dibentuk di tubulus seminiferus kemudian akan dialirkan ke duktus epididimis, dimana sperma akan mengalami penyimpanan dan pematangan. Pada saat proses
12
ejakulasi, sperma kemudian akan keluar dari duktus epididimis melalui vas deferens dan keluar dari sistem reproduksi melalui uretra pada penis (Eroschenko, 2007 ; Guyton dan Hall, 2007). b. Struktur Histologi Testis
Gambar 2.2 Struktur Histologi Testis (Eroschenko,2007) Testis dikelilingi oleh jaringan ikat yang membentuk kapsul bernama tunika albuginea. Di bagian posterior, tunika albuginea menebal dan meneruskan ke dalam membentuk mediastinum dan membagi masingmasing testis menjadi beberapa kompartemen yang disebut lobulus testikularis. Masing-masing lobulus testikularis mengandung 1-4 tubulus seminiferus yang dikelilingi oleh jaringan ikat longgar yang kaya akan pembuluh darah, pembuluh limfatik, saraf dan sel endokrin interstisial (sel Leydig) (Eroschenko, 2007; Mescher, 2010).
13
1) Tubulus Seminiferus Tubulus seminiferus dibatasi oleh sel germinal atau sel epitel seminiferus. Bagian membran dasar dari tubulus ini tersusun dari jaringan ikat fibrosa dengan lapisan paling dalam mengandung sel myoid yang dapat membuat tubulus melakukan kontraksi lemah. Sel intrestisial dapat pada jaringan ikat diantara masing-masing tubulus. Sel epitel seminiferus terdiri dari 2 jenis sel yaitu sel penyokong yang tidak aktif membelah atau dikenal dengan nama sel sertoli dan lapisan sel yang aktif membelah atau lapisan spermatogenik. Lapisan spermatogenik tersusun dari 4-8 lapisan yang berfungsi menghasilkan sel yang akan menjadi sperma (Mescher, 2010). 2) Sel Sertoli Sel sertoli merupakan sel kolumner atau sel piramid yang banyak ditemukan pada lapisan spermatogenik dan berfungsi sebagai sel penyokong. Bagian dasar sel sertoli menempel pada lamina basalis dan bagian apikalnya masuk ke lumen tubulus. Sel sertoli berperan dalam proteksi dan memberikan nutrisi pada sel spermatogenik yang sedang berkembang, sekresi endokrin dan eksokrin serta berperan dalam fagositosis (Mescher, 2010). 3) Jaringan Interstisial Jaringan interstisial yang terletak diantara tubulus seminiferus merupakan jaringan ikat yang kaya akan sel mast, makrofag, saraf,
14
pembuluh limfatik dan pembuluh darah. Pada jaringan interstisial ditemukan sel Leydig yang berperan dalam produksi hormon testosteron. Hormon testosteron berperan dalam perkembangan karakteristik seks sekunder (Mescher, 2010). 4) Duktus Intratestikuler Duktus intratestikuler terdiri dari tubulus rekti, rete testis dan duktus eferen. Duktus ini berperan dalam mengalirkan sperma keluar dari tubulus seminiferus menuju ke epididimis (Mescher, 2010). c. Fisiologi Pembentukan Sperma 1) Spermatogenesis Sel germinal primordial bermigrasi dan menjadi sel germinal imatur yang disebut sebagai spermatogonia selama masa embrio. Saat mencapai pubertas, proses spermatogenesis akan dimulai dengan meiosis dari sel spermatogonia. Hormon gonadotropik hipofisis anterior akan merangsang proses
spermatogenesis.
Spermatogenesis
diawali
dengan
sel
spermatogonia yang bermigrasi diantara sel sertoli menuju lumen sentral tubulus
seminiferus
dan
berangsur-angsur
membesar
membentuk
spermatosit primer. Sel spermatosit primer kemudian mengalami mitosis menjadi spermatosit sekunder dan dilanjutkan dengan meiosis menjadi spermatid (Guyton dan Hall, 2007).
15
2) Spermiogenesis Spermiogenesis merupakan proses diferensiasi terakhir dimana sel spermatid berubah menjadi spermatozoa yang memiliki kepala dan ekor. Pada proses ini tidak terjadi pembelahan sel baik secara mitosis maupun meiosis (Guyton dan Hall, 2007 ; Mescher, 2010)
4. Mekanisme Asap Rokok dalam Memicu Kerusakan Testis Asap rokok merupakan campuran yang kompleks dari banyak senyawa kimia. Sekitar lebih dari 200 senyawa kimia diantaranya memiliki efek yang berbahaya bagi tubuh dan dapat berperan sebagai radikal bebas, seperti nitrit oksida, superoksida, peroksinitrit, logam berat seperti kadmium dan arsenik, senyawa Policyclic Aromatic Hydrocarbons (PAH). Senyawa radikal bebas tersebut bersifat sangat reaktif dan dapat menimbulkan reaksi oksidasi yang merusak
sel.
Akumulasi
dari
radikal
bebas
tersebut
mengganggu
keseimbangan oksidan-antioksidan di dalam tubuh dan memicu terjadinya stres oksidatif (Birben et al., 2012; U.S. Department of Health and Human Services, 2010; Mansour et al., 2013). Senyawa radikal bebas adalah senyawa atom atau molekul dengan elektron bebas atau tidak berpasangan di lapisan luarnya sehingga sangat mudah bereaksi untuk mengikat elektron dari molekul lain yang stabil. Salah satu jenis radikal bebas adalah ROS. Reactive Oxygen Species (ROS) merupakan senyawa organik yang memiliki gugus fungsional dengan atom
16
oksigen yang bermuatan elektron berlebih dan bersifat sangat reaktif. Makhluk hidup aerob memproduksi antioksidan alami sebagai perlindungan diri
dari efek berbahaya
ROS
yang dikenal
sebagai
antioksidan.
Ketidakseimbangan antara jumlah oksidan (radikal bebas) dengan jumlah antioksidan disebut sebagai “Stres Oksidatif” (U.S. Department of Health and Human Services, 2010). Anion Superoksida (O2-), Radikal Hidroksil (OH-) dan Hidrogen Peroksida (H2O2) merupakan 3 ROS utama yang sangat berpengaruh pada fisiologis tubuh manusia. Superoksida dapat bereaksi dengan hidrogen peroksida membentuk radikal hidroksil. Diantara ketiganya, radikal hidroksil adalah ROS yang paling reaktif dan berbahaya karena dapat merusak protein, lemak, karbohidrat dan DNA (U.S. Department of Health and Human Services, 2010). Radikal hidroksil dapat menyebabkan reaksi berantai peroksidasi lipid dengan cara mengambil elektron dari asam lemak tak jenuh. Reaksi berantai ini terjadi ketika radikal bebas mengambil atom hidrogen dari rantai metil karbon sehingga terbentuk radikal lipid. Radikal lipid kemudian bereaksi dengan oksigen membentuk radikal peroksil yang dapat menginisiasi reaksi berantai dan mengubah asam lemak tak jenuh menjadi hidroperoksida lipid. Senyawa ini sangat tidak stabil dan mudah berubah bentuk menjadi produk sekunder yaitu aldehida (4-hydroxy-2,3-nonenal) dan malondialdehida (MDA). Peroksidasi lipid mengganggu integritas membran sel dan dapat
17
menyebabkan terjadinya perubahan struktur membran sel, gangguan pada transduksi sinyal, kerusakan DNA dan kerusakan protein (U.S. Department of Health and Human Services, 2010; Birben et al., 2012). Senyawa kimia asap rokok yang mengalir dalam darah dapat berdifusi ke jaringan testis. Sel germinal testis sangat rentan terhadap kerusakan akibat stres oksidatif dikarenakan aktivitas metabolisme dan replikasi sel yang tinggi. Senyawa kimia dari asap rokok juga dapat mengurangi jumlah antioksidan alami dalam testis sehingga memicu terjadinya kerusakan sel Leydig yang memiliki peran dalam produksi testosteron. Gangguan pada produksi testosteron dapat berujung pada gangguan proses spermatogenesis (Turner dan Lysiak, 2008 ; Aitken dan Roman, 2008).
5. Mekanisme Biji Sirsak sebagai Antioksidan dalam Mengurangi Kerusakan Testis Antioksidan merupakan senyawa yang mampu menghambat atau mencegah proses oksidasi dan mengurangi kerusakan sel karena stres oksidatif (MedlinePlus, 2015). Berbagai penelitian menunjukkan bahwa biji sirsak mengandung senyawa antioksidan seperti flavonoid, vitamin C, vitamin E, annonaceous acetogenin, senyawa alkaloid, superoksida dismutase, katalase, saponin, terpenin dan glikosida (Vijayameena et al., 2013; Gajalakshmi et al., 2012; Moghadamtousi et al., 2015; Ukwubile, 2012; Raybaudi-Massilia et al., 2014 ; Bhatia et al., 2008).
18
Flavonoid berperan sebagai antioksidan dengan cara menekan pembentukan radikal bebas baik melalui penghambatan enzim pembentuk radikal bebas maupun menetralisir radikal bebas yang sudah ada dalam tubuh. Flavonoid dapat memberikan atom hidrogen atau elektron sehingga dapat menetralisir radikal hidroksil, peroksil dan peroksinitrit. Flavonoid juga dapat meningkatkan regulasi dan efek proteksi dari antioksidan seperti vitamin C dan vitamin E. Vitamin C dan Vitamin E merupakan salah satu jenis antioksidan kuat yang dapat menetralisir radikal bebas (Vijayameena et al., 2013; Kumar dan Pandey, 2013). Ekstrak biji sirsak juga memiliki kandungan Superoksida Dismutase (SOD) dan katalase, yaitu antioksidan yang bersifat enzim. Kandungan SOD pada biji sirsak berada konsentrasi yang paling tinggi diantara bagian tanaman yang lain. Antioksidan bersifat enzim ini termasuk jenis antioksidan primer yang mengubah ROS menjadi senyawa yang stabil sehingga mencegah timbulnya stres oksidatif (Moghadamtousi et al., 2013; Vijayameena et al., 2013; Raybaudi-Massilia et al., 2014). Kandungan annonaceous acetogenin, senyawa yang khas ditemukan pada famili Annonaceae, mampu mencegah terjadinya peroksidasi lipid dan menurunkan kadar malondialdehida (MDA) (Bathia et al., 2008).
19
B. Kerangka Pemikiran
Gambar 2.3. Skema Kerangka Pemikiran
C. Hipotesis Ekstrak biji sirsak (Annona muricata L.) mampu mengurangi kerusakan testis mencit (Mus musculus) akibat paparan asap rokok dinilai dari tebal epitel dan diameter tubulus seminiferus.
