BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Anatomi dan Fisiologi Pembuluh Darah 2.1.1 Sistem Pembuluh Darah Di antara berbagai organ tubuh, pembuluh darah mungkin merupakan salah satu organ yang mempunyai peranan penting dan sistemnya sangat kompleks. Dikenal dua sistem sirkulasi di mana pembuluh darah memegang peranan utama yaitu: sistem sirkulasi sistemik dan sistem sirkulasi paru-paru (Guyton, 2000). Di setiap sistem, masing-masing dikelompokkan menjadi 3 sistem yaitu sistem arterial, sistem kapiler dan sistem venosa. Aorta adalah pembuluh darah besar bagian dari sistem sirkulasi sistemik, yang keluar dari jantung dan berfungsi untuk membawa darah jantung yang penuh berisi oksigen ke pembuluh arteri. Dari pembuluh aorta yang besar kemudian bercabang menjadi beberapa pembuluh darah arteri yang ukurannya lebih kecil dan membawa darah dari percabangan aorta keseluruh tubuh, kecuali arteri paru-paru yang berfungsi sebaliknya (Guyton, 2000; High beam encyclopedia, 2008; Farlex, 2008). Di target organ, pembuluh darah arteri bercabang-cabang dan berakhir menjadi pembuluh darah yang lebih kecil yang disebut dengan arteriol. Arteriol bekerja sebagai katup pengatur di mana darah dilepaskan ke dalam kapiler. Kapiler adalah pembuluh darah terkecil yang berfungsi untuk menukar cairan dan bahan gizi di antara darah dan ruang interstisial (Guyton, 2000). Venula mengumpulkan darah dari kapiler-kapiler.
12
13
Secara berangsur-angsur mereka bergabung menjadi vena-vena yang makin lama makin besar. Vena adalah pembuluh darah yang berfungsi sebagai penyalur yang membawa darah dari jaringan kembali ke jantung (Guyton, 2000). Secara histoanatomik, ketebalan dinding ketiga sistem ini berbeda, sesuai dengan fungsi utamanya masing-masing. Aorta dan pembuluh darah arteri, karena fungsinya untuk menyalurkan darah dari jantung ke seluruh tubuh, mengalami tekanan yang tinggi. Sehingga pembuluh darah arteri memiliki dinding vaskuler yang kuat dan darah mengalir dengan cepat ke jaringan-jaringan. Arteriol yang berfungsi sebagai katup pengatur dari sistem arteri, memiliki dinding otot yang kuat yang dapat menutup sama sekali arteriol tersebut sehingga memungkinkannya untuk berdilatasi beberapa kali, dengan demikian dapat mengubah aliran darah ke kapiler. Kapiler, karena fungsinya sebagai penukar cairan dan bahan gizi, memiliki dinding yang sangat tipis dan permeabel terhadap zat yang bermolekul kecil. Selanjutnya dari kapiler darah kemudian berlanjut menuju venula-venula yang kemudian bergabung menjadi pembuluh darah vena. Vena, karena berfungsi mengalirkan darah kembali ke jantung, memiliki tekanan dinding yang sangat rendah dan sebagai akibatnya dinding vena tipis. Tetapi walaupun begitu, dinding vena berotot yang memungkinkannya untuk mengecil dan membesar, sehingga vena mampu menyimpan darah dalam jumlah kecil atau besar tergantung kepada kebutuhan badan.
14
Tabel 2.1 di bawah ini menunjukkan perbedaan ketebalan dinding pembuluh darah, diameter lumen dan luas area sesuai dengan fungsinya dalam sistem. Tabel. 2.1. Tebal Dinding Pembuluh Darah, Diameter Lumen dan Luas Penampang Lintang (Area) Pembuluh Darah SISTEM PEMBULUH DARAH
TEBAL DINDING
LUMINAL
AREA
Aorta
2 mm
2.5 cm
4.5 cm2
Arteri
1 mm
0.4 cm
20 cm2
Arteriol
20 μm
30 μm
400 cm2
Kapiler
1 μm
5 μm
4500 cm2
Venol
2 μm
20 μm
4000 cm2
Vena
0.5 mm
5 mm
40 cm2
Vena Kava
1.5 mm
3 cm
18 cm2
Sumber: Kardiologi Molekuler oleh Baraas F., 2006, hal. 187 2.1.2 Struktur Dinding Pembuluh Darah Dinding pembuluh darah terdiri dari 3 (tiga) lapisan, yaitu: lapisan terdalam yang disebut sebagai tunika intima; yang ditengah disebut sebagai tunika media dan yang terluar disebut sebagai tunika adventisia (Gambar 2.1). Tunika intima terdiri dari selapis sel endotel yang bersentuhan langsung dengan darah yang mengalir dalam lumen, dan selapis jaringan elastin yang berpori-pori yang disebut membran basalis. Tunika media terdiri dari sel-sel otot polos, jaringan elastin, proteoglikan, glikoprotein dan jaringan kolagen. Dalam keadaan biasa, jumlah jaringan elastin yang membentuk tunika media aorta dan pembuluh darah besar lainnya, lebih menonjol dibandingkan dengan otot polosnya. Sebaliknya di
15
pembuluh darah arteri lebih banyak dijumpai sel otot polos yang membentuk tunika medianya. Perbedaan sel dalam tunika media menjadi tidak jelas (tidak bisa dibedakan) bila sudah memasuki arteriol, bahkan tampaknya, dapat dikatakan bahwa di dalam arteriol jaringan ikat dari tunika adventisia menjadi lebih dominan (Guyton, 2000; Baraas F., 2006).
Sumber: Hast, 2003 Gambar 2.1: Penampang Dinding Pembuluh Darah Dalam dinding kapiler pembuluh darah, tidak didapatkan lagi lapisan tunika media dan yang ada adalah lapisan sel endotel. Pada sistem venosa, komponen tunika jumlahnya jauh lebih sedikit dibandingkan dengan sistem arterial. Tunika media tidak begitu berkembang dan hanya terdapat pada vena kava dan pembuluh darah vena besar lainnya. Pada vena-vena kecil dan venol, hanya jaringan ikat tuna adventisia yang lebih dominan. Oleh karena itu sistem venosa lebih mudah mengalami dilatasi yang ireguler dan menampung pembuluh darah paling besar (Guyton, 2000; Baraas F., 2006).
16
Elastin yang bersifat hydrofobik berperan dalam mempertahankan elastisitas dinding pembuluh darah, sedangkan jaringan kolagen berperan dalam mempertahankan struktur dan bentuk pembuluh darah. Jaringan kolagen pada tunika media yang terdiri dari tiga tipe yaitu, tipe I dan tipe II mengandung sel-sel fibril dengan diameter 20-90 nm, dan tipe III yang bersifat lebih elastik. Jaringan ikat kolagen yang ada dalam tunika intima adalah jaringan kolagen tipe IV, sedangkan yang tipe V ada di membran basal. Tunika adventisia yang merupakan lapisan terluar bertindak sebagai pelindung dan terdiri dari banyak jaringan ikat, saraf otonom, pembuluh darah limfe dan vasa vasorum (Guyton, 2000; Baraas F., 2006). 2.1.3 Sel Endotel Lapisan terdalam dari tunika intima, terdiri dari selapis sel yang disebut sel endotel. Sel ini berbentuk pipih, poligonal dengan ukuran sekitar 10 x 50 μm dan tebalnya 1-3 μm, dengan sumbu panjang sel sejajar dengan aliran darah (Baraas F., 2006). Sel ini berada disemua struktur pembuluh darah mulai dari jantung sampai dengan kepiler dan berhubungan langsung dengan aliran darah (Guyton, 2000, Bruce A., et al., 2002, Baraas F., 2006). Sel endotel berfungsi untuk mengatur aliran darah yang dipompa oleh jantung menuju ke seluruh tubuh, begitu juga sebaliknya (Baraas F., 2006), memiliki kemampuan yang luar biasa dalam mengadaptasikan dirinya, baik secara jumlah maupun kemampuan mengatur untuk tujuan memenuhi kebutuhan lokal (Bruce A, et al., 2002). Disamping itu sel ini, bilamana rusak akan mudah diganti oleh adanya Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) (Mochida S etal.,
17
1998), hanya saja diperlukan waktu untuk proses regenerasi tersebut (Reidy etal., 1986). Kelebihan inilah yang memberikannya kemampuan untuk memiliki fungsi yang berbeda-beda sesuai dengan fungsi metabolik organ yang diembannya masing-masing (Baraas F., 2006). Secara umum sel endotel memiliki 3 (tiga) fungsi dasar, yaitu: Pertama, endotel berfungsi sebagai garis pertahanan utama (barrier) terhadap hampir semua elemen asing yang mencoba invasi ke dalam suatu organ; kedua endotel berfungsi sebagai tempat metabolisme dan katabolisme senyawa-senyawa tertentu; dan ketiga, sel ini berfungsi sebagai tempat
sintesis
berbagai
senyawa
vasoaktif
yang
diperlukan
dalam
mempertahankan tonus pembuluh darah (Bruce, 2002, Böger, 2004), yaitu antara lain sintesis berbagai mediator inflamasi, mediator proliferasi sel-sel subendotel dan berbabagi faktor hemostasis lainnya (Guyton, 2000; Libby P., et al., 2002; Najjar et al., 2005; Baraas F., 2006). Fungsi di atas disebabkan karena peran utama sel endotel adalah mengendalikan sifat-sifat arteri seperti tonus vaskuler, permeabilitas vaskuler, angiogenesis dan respon terhadap proses inflamasi (Najjar et al., 2005) Sel endotel mengeluarkan Oksida Nitrit (NO) yang berperan sangat penting dalam mempertahankan tonus pembuluh darah khususnya untuk proses relaksasi pembuluh darah (Libby P., et al., 2002; Böger, 2004; Najjar et al., 2005; Baraas F., 2006). NO merupakan hasil dari proses perubahan L-Arginine menjadi sitrulin yang dikatalisis oleh enzym Nitric Oxyde Syntase (NOS) yang termasuk dalam kelompok sitokrom P-450. Telah dapat diidentifikasi 3 (tiga) isoform NOS yaitu: neuralNOS (nNOS) yang berasal dari kromosom 7, inducible NOS (iNOS)
18
yang berasal dari kromosom 12 dan endothelial constitutive NOS (ecNOS) yang berasal dari kromosom 17 (Baraas F., 2006). Gaya gesek pulsatil (shear stress) darah dan dengan adanya ion Ca2+ dari luar sel dapat menyebabkan ecNOS menjadi aktif. Oleh karena itu produksi NO oleh sel endotel distimulasi dan dipertahankan oleh faktor-faktor yang dapat meningkatkan konsentrasi Ca2+ intrasel, seperti gaya gesek pulsatil pada permukaan sel-sel endotel yang selalu berlangsung disepanjang waktu, perubahan keseimbangan berbagai molekul sinyal vasoaktif
yang bersifat vasodilatatif
dengan molekul sinyal vasokonstruktif dan sebagainya (Baraas F., 2006). Oksida Nitrit bekerja lokal (autokrin dan parakrin) oleh karena waktu paruhnya sangat pendek dan segera bereaksi dengan air dan oksigen membentuk nitrit dan nitrat. Oksida Nitrit ini selalu diproduksi dan didegradasi secara sangat dinamik di dalam sel-sel endotel (Baraas F., 2006).
2.2 Penuaan Pembuluh Darah (Vascular Aging) Dengan bertambahnya umur seseorang, proses menua yang terjadi sepanjang hidup manusia akan tetap berlangsung. Seluruh organ beserta fungsinya, termasuk pembuluh darah, juga mengalami proses menua. Penuaan organ ditandai dengan berbagai perubahan struktur maupun fungsi. Berikut ini adalah pembahasan tentang perubahan yang terjadi pada pembuluh darah sebagai akibat dari penuaan.
19
2.2.1 Definisi Penuaan yang Berkaitan dengan Pembuluh Darah Umur merupakan faktor risiko dominan terhadap penyakit yang menyerang pembuluh darah. Penuaan pembuluh darah dikaitkan dengan perubahan struktur dan fungsi keberadaan pembuluh darah khususnya pembuluh darah besar (Mengden, 2006; Nilson, 2008), seperti diameter lumen, ketebalan dinding, peningkatan kekakuan dinding dan perubahan fungsi endotel (Mengden, 2006, Najjar et al., 2005). Pembuluh darah yang paling sering terkena adalah yang bersifat elastis seperti aorta sentralis dan arteri carotis (Science Blog, 2003, Lakatta, 2003; Najjar et al., 2005). Lumen pembuluh darah besar akan mengalami dilatasi, dindingnya semakin tebal dan semakin kaku (Lakatta, 2003; Najjar et al., 2005).
Perubahan ini dipengaruhi oleh perubahan struktur, mekanika dan
biokimiawi dinding oleh karena faktor umur yang kemudian berakibat pada menurunnya arterial compliance dan kakunya dinding (Jani & Rajkumar, 2006; Laurent et al., 2006; Nilson, 2008). Najjar et al., 2005, yang mengutip pendapat O’Rourke dan Nicholas, 2005, menyebutkan bahwa peningkatan kekakuan dinding pembuluh darah adalah akibat dari siklus tekanan yang terus menerus dan putaran yang berulang-ulang pada dinding elastis arteri, sehingga menekan jaringan elastisnya untuk digantikan dengan jaringan kolagen. Selain itu Lakatta dan Levy, 2003, dalam review artikelnya menyebutkan juga bahwa kekakuan arteri ini berkaitan dengan pengaruh regulasi endotel terhadap tonus otot polos arteri (Lakatta, 2003). Selanjutnya kemungkinan kekakuan dinding ini diperbesar oleh adanya specific gene polymorphism (Hanon et al., 2001; Safar, 2005).
20
Perubahan struktur dan fungsi arteri yang berkaitan dengan umur pada orang sehat dijelaskan dalam tabel di bawah ini. Tabel. 2.2.: Perubahan Struktur dan Fungsi Arteri yang berkaitan dengan Umur pada Manusia, Kera dan pada beberapa Mahluk Monogastrik MENUA PARAMETER ARTERI Lumen melebar ↑ Kekakuan ↑ Collagen ↓ Elastin Disfungsi endotel Intima menebal difus
Keterlibatan lemak ↑ jmlh VCMC Macrophage T sel ↑ Matriks ↑ Local Ang II-ACE Disregulasi MMP ↑ MCP-1/CCR2 ↑ ICAM ↑ TGFB ↑ NADPH oxidase ↓ VEGF ↓ NO bioavailability ↓ panjang telomer Hipertensi Aterosklerosis
MANUSIA > 65 TH
KERA 15-20 TH
TIKUS 24-30 BL.
KELINCI 3-6 TH.
+ + + + + + + + + + + + + ? ? ? + ? + ± ±
+ + + + + + + + + + + ? + ? ? ? + ± -
+ + + + + + + + + + + + + + ? + + ± -
+ + + + + + + + + ? + ? ? ? + + ? ± -
HIPERTENSI
ATEROSKLEROSIS
± + ± ± + + ± + + + + + + + + + + + + ? + ±
? ? ? ? + + + + + + + + + + + + + + + + ± +
Sumber: Najjar et al., 2005, 2.2.2 Perubahan Struktur Dinding Di bawah mikroskop, menebalnya dinding arteri ditunjukkan oleh ketebalan tunika intima dan media. Pada penelitian post mortem dijumpai bahwa penebalan dinding aorta terjadi secara difus dan terutama terjadi di lapisan intima, walaupun penelitian ini dilakukan di populasi dengan angka kejadian aterosklerosis yang rendah (gambar 2.2) (Lakatta, 2003; Najjar et al., 2005).
21
Penebalan berjalan secara linier dan secara epidemiologis, dapat mencapai 2-3 kali lipat dari ukuran sebelumnya pada rentang usia 20-90 tahun walaupun tanpa diikuti oleh plak aterosklerosis (Nagai et al., 1998, Lakatta, 2003; Najjar et al., 2005). Penebalan terjadi secara tidak merata di dinding pembuluh darah, sangat bervariasi, yang menunjukkan bahwa penebalan dinding oleh karena umur ini sangat heterogen. Sehingga ada istilah mereka yang ”sukses” atau yang prosesnya ”dipercepat” (Najjar, 2005).
Gambar 2.2: Penebalan dinding arteri yang menua. Sumber Najjar, 2005
Secara histologis, dinding intima yang menebal secara difus terdiri dari matriks protein, collagen, glycosaminoglican dan sel otot polos vaskuler (VSMCs). Otot polos vaskuler di tunika intima yang menua diduga berasal dari
22
tunika media yang kemudian bermigrasi ke intima, terjadi peningkatan ekspresi dari molekul-molekul adesi yang di lapisan intima aorta dan peningkatan adherence dari monocyt ke permukaan sel endotel (Najjar, 2005). Keberadaan glycosaminoglican ini berperan penting terhadap regulasi beberapa sifat fungsi arteri termasuk diantaranya permeabilitas vaskuler (Lakatta, 2003). Pada sel endotel, perubahan yang terjadi seiring dengan meningkatnya umur antara lain meningkatnya sel dengan inti polipoid, meningkatnya permeabilitas endotel, perubahan susunan dan integritas cytoskeleton dari sel, munculnya senescence-assosiated β galactosidase staining dan ekspresi beberapa penghambat siklus sel (Lakatta, 2003; Najjar, 2005). Pada tunika media yang menua, perubahan yang menonjol antara lain deposisi dari matriks protein ekstraseluler seperti Fibronectin dan type 2 matrix metalloprotease (MMP-2) (Wang et al., 2003), yang mendorong degradasi matriks protein dan memfasilitasi migrasi dari sel otot polos vaskuler (Pauly et al., 1992). Sel otot polos vaskuler di media aorta tikus yang tua ukurannya lebih besar tetapi jumlahnya lebih sedikit bila dibandingkan dengan tikus dewasa (Najjar, 2005). Karakteristik lainnya dari media yang menua adalah pergesaran isi dan integritas dari struktur matriks protein yang disebut elastin dan collagen di mana jaringan elastin akan berkurang dan hal ini berimplikasi pada semakin kakunya dinding pembuluh darah oleh karena pertambahan umur (Najjar, 2005).
23
2.2.3 Perubahan Seluler Sel Arteri Perubahan biomolekuler yang terjadi oleh karena penuaan pembuluh darah bersumber terutama dari sel endotel dan selain itu juga dari tunika intima dan media. Perubahan ini, pada manusia, mirip sekali dengan perubahan yang terjadi oleh karena penyakit pembuluh darah seperti aterosklerosis ataupun hipertensi, sehingga sering sekali perubahan dini dikatakan sebagai fase subklinik dari terjadinya penyakit pembuluh darah tersebut (Lakatta, 2003; Najjar, 2005, Nilson, 2008). 2.2.3.1 Perubahan pada Sel Endotel (Struktur Dan Fungsi) Sel endotel arteri yang tua mensekresi lebih banyak plasminogen activator inhibitor-1 (PAI-1) yang mempermudah munculnya trombosis. Disamping itu, pada
arteri
yang
menua
ini
terjadi
peningkatan
dari
endotelin
dan
vasoconstructing growth factors yang diproduksi oleh sel endotel, antara lain Angiotensin II. Sebaliknya faktor vasodilatasi, seperti NO, prostacyclin dan endothelium hyperpolarising factor menurun. Perubahan yang terjadi di pembuluh darah karena penuaan ini memberikan suasana aktif baik secara enzimatis maupun metabolik terhadap terjadinya penyakit pembuluh darah seperti aterosklerosis (Najjar, 2005) Panjang telomer dalam endotel merupakan marker untuk penggantian sel dan ini berbanding terbalik dengan umur, gradasi aterosklerosis dan tekanan nadi (Lakatta, 2003). Hilangnya telomer pada arteri yang menua menginduksi disfungsi endotel di sel endotel vaskuler, sedangkan inhibisi terhadap pemendekan telomer
24
akan menekan proses disfungsi sel yang berkaitan dengan umur (Minamino et al., 2002). Endotel disini menunjukkan telomer yang lebih pendek dan aktivitas telomerase reverse transcriptase juga tertekan menyebabkan proses glikasi dari jaringan colagen yang dapat menginduksi munculnya perubahan fenotip sel endotel seperti sel senescence. Advanced glycation end products yang terakumulasi oleh karena umur akan mengaktivasi NAD(P)H oksidase yang akan meningkatkan produksi anion superoksida. Menyatunya Advanced glycation end products (AGE) dan reseptornya (RAGE) di sel endotel akan memicu pengerahan dan aktifasi sel inflamasi yang meningkatkan trombogenesis dengan cara menstimulir agregasi platelet (Wautier, 2004). Oleh karena itu proses menua dapat dikatakan sebagai proses inflamasi kronis yang lamban dan ditandai oleh munculnya sitokins pro inflamasi, seperti TNF-α, IL-6 and NFκB (Donato et.al., 2009) 2.2.3.2 Perubahan pada Tunika Intima Pada tunika intima dinding arteri binatang primata dan binatang pengerat yang tua didapatkan penebalan yang difus, walaupun kedua binatang ini tidak menderita aterosklerosis (Li Z. et al., 1999; Asai et al., 2000). Diantara lapisan intima yang menebal ini
tingkatan dari inflamatory
chemokine yaitu monocyte chemocontractant protein-1 (MCP-1) dan reseptornya juga meningkat yang menyebabkan penebalan dan invasi sel otot polos (VSMCs) ke dalam intima (Spinetti G. et al., 2004). Najjar et al. (2005) yang mengutip
25
laporan dari Boring et al., (1998) menjelaskan bahwa hal ini berimplikasi terhadap patogenesis dari proses aterosklerosis (Boring etal, 1988; Najjar et al., 2005). Molekul inflamasi ini (termasuk didalamnya MCP-1) diproduksi dan disekresi oleh sel endotel dan sel otot polos (VSMCs), sedangkan pada binatang tidak dijumpai sel inflamasi tradisional seperti lekosit di dinding pembuluh darah aorta (Najjar, 2005). Disamping itu, ekspresi dan aktivitas faktor pertumbuhan multifungsi (multifunctional growth factor), transforming growth factor-β1 (TGF-β1) di intima juga meningkat (Wang & Lakatta, 2002). Faktor pertumbuhan inilah yang mengatur replikasi dan sintesis komponen matriks ekstra sel dan memberikan respon terhadap injury (Roberts and Sporn ,1990, Shah M etal., 1995). Selanjutnya, keberadaan Nitric Oxide (NO) di intima arteri yang menua juga berkurang, sedangkan aktivitas NADP(H) oksidase dan produksi reactive oxygen species juga meningkat (Cernadas et al., 1998; Hamilton et al., 2001). Keadaan ini akan memberi kesempatan terjadinya peroksidasi lipid dan modifikasi protein karena oksidasi juga. 2.2.3.3 Perubahan di Tunika Media Pada tunika media yang menua, perubahan yang menonjol antara lain deposisi dari matriks protein ekstraseluler seperti Fibronectin dan type 2 matrix metalloprotease (MMP-2) (Wang et al., 2003) yang mendorong degradasi matriks protein dan memfasilitasi migrasi dari sel otot polos vaskuler (Pauly et al., 1992).
26
Sel otot polos di tunika media tampaknya mengalami proses modulasi penotip ke arah dedifferentiated dan synthetic state. Menurut Najjar, 2005, proses migrasi sel otot polos dari media ke intima menjadi lebih masuk akal yaitu oleh karena peningkatan jumlah sel otot polos di dinding intima arteri sentral yang menebal seiring dengan pertambahan usia. Selanjutnya, bila terjadi arterial injury pada tikus yang tua, sel otot polos disini akan bertumbuh menyertai formasi neointimal yang berlebihan dan aselererasi respon remodeling dinding pembuluh arteri. Pertumbuhan yang berlebihan ini melambangkan faktor intrinsik pada dinding pembuluh darah (Hariri et al., 1988) Penurunan jaringan elastin oleh karena umur lebih disebabkan karena menurunnya sintesis elastin. Penurunan ini disebabkan oleh karena represi terhadap ekspresi gen elastin oleh B-Myb dan degradasi serabut elastin yang kejadiannya dipercepat oleh adanya
proses enzymatis seperti MMP-2 yang
tingkat dan aktivitasnya meningkat dengan bertambahnya usia (Wang et al., 2003). Fragmen elastin yang dihasilkan akan berinteraksi dengan reseptor elastin-laminin yang ada di beberapa permukaan sel termasuk sel endotel dan sel otot polos dan menginduksi motilitas dan proliferasinya. Sebaliknya pada binatang ini terjadi penimbunan kolagen tipe I dan III di tunika media pembuluh darah yang sudah menua (Wang et al., 2002). Jaringan collagen yang berdekatan akan mengalami glikasi enzimatis dan oksidasi sehinga menghasilkan glycation end products (Vaitkevicius et al., 2001). Yang membuat dinding arteri menjadi kaku.
27
2.3 Teori Penuaan Pembuluh Darah Patofisiologi penuaan pembuluh darah dijelaskan oleh beberapa teori yang berjalan seiring dan saling mempengaruhi. Teori-teori yang dapat menjelaskan hal tersebut antara lain 2.3.1 Teori Stress Oksidatif Sel endotel pembuluh darah mempunyai peranan paling penting dalam merespon setiap invasi molekul antigen, sehingga dapat dikatakan bahwa sel endotelah yang menjaga dan memelihara keseimbangan tubuh manusia. Setiap faktor yang menyebabkan perubahan pada permukaan membran sel, secara otomatis akan direspon oleh sel endotel dalam upaya untuk mengembalikan atau mempertahankan keseimbangan itu kembali
(Baraas
F., 2006).
Untuk
mengantisipasi keadaan ini, sel endotel senantiasa memproduksi faktor relaksasi dan penghambat pertumbuhan seperti Nitric Oxide (NO), prostacyclin, endothelium-derived hyperpolarizing factors (EDHF) dan faktor vasokonstriksi dan faktor promosi pertumbuhan seperti superoxide anions (O2-), endoperoxides, thromboxane A2, endothelin (ET)-1, Angiotensin II, secara seimbang (Vanhoutte, 2002). Invasi molekul yang mengenai endotel ini disebut sebagai stres oksidasi, di mana stres ini dapat menimbulkan kerusakan pada sel endotel ini. Stress ini dapat disebabkan oleh perubahan tekanan gaya gesek pulsatil pada permukaan sel endotel, iritasi bahan kimiawi, trauma fisik, infeksi, polusi, asap rokok, hipoksia, fenomena iskemia-reperfusi dan fenomena dismetabolik (Baraas F., 2006).
28
Setiap saat sel endotel akan selalu mengalami proses ini sehingga dapat dikatakan peristiwa ini merupakan salah satu mekanisme dasar dari terjadinya kerusakan endotel. Stress oksidasi yang kronis walaupun ringan akan memotong integritas telomere yang menyebabkan sel endotel mengalami senescence secara prematur (Kurz et al., 2004). Dengan bertambahnya umur, keberadaan faktor pembuluh darah yang
”baik”
(relaksasi
dan
penghambat
pertumbuhan)
akan
menurun
dibandingkan dengan faktor ”jelek” (kontraksi dan promotor pertumbuhan) yang meningkat (Brandes et al., 2005). Produksi O2- yang meningkat tampaknya akan mengikis reaktivitas dari endothelium dependent nitrovasodilator di dinding aorta dan berakibat berkurangnya daya untuk relaksasi (Brandes et al., 2005). Keberadaan Oksida Nitrit (NO) pada penuaan arteri menurun tetapi aktivitas eNOS masih kontroversi. Beberapa studi menyebutkan bahwa ekspresi Endothelium Nitric Oxide Synthase (eNOs) dan NO menurun sehingga mengakibatkan terjadinya stress oksidasi (Csiszar et al., 2002), tetapi beberapa studi menyebutkan ekspresi eNOS meningkat dan peningkatan ini dirangsang oleh tingginya O2- (van der Loo et al., 2000). Meningkatnya O2- besar kemungkinan oleh karena rangsangan NaD(P)H oksidase yang memang meningkat pada pembuluh darah yang menua (Csiszar et al., 2002). O2- merangsang eNOS untuk memproduksi NO , tetapi tingginya rangsangan untuk memproduksi NO dan oleh O2- yang terus menerus akan membentuk peroxynitrite (ONOO-) dan uncoupling dari Enos (gambar 2.3). Peroxynitrite inilah yang mengikis ketersediaan NO dan menghambat kerja antioksidan Manganese Superoksida Dismutase (MnSOD) di
29
dalam plasma yang sedianya akan mengubah Radikal Superoksida (O2- ) segera menjadi H2O2 (van der Loo et al., 2000, Griendling et al., 2003, Brandes et al. 2005, Schiffrin, 2008), untuk selanjutnya oleh enzym Catalse dan GSH H2O2 akan segera dirubah menjadi H20 dan O2 (Griendling and FitzGerald, 2003). Disamping itu Peroxynitrit (ONOO-) juga merupakan mediator penting dari peroksidasi lemak termasuk oksidasi LDL dan proses nitrasi protein yng berujung pada aterogenesis (Griendling et al., 2003). Peningkatan
umur
berlanjut
dengan disfungsi
mitokondria
yang
disebabkan oleh karena kerusakan DNA didalamnya. Sepanjang hidup manusia, mitokondria selalu memproduksi Superoxide anion (O2-) dengan jumlah yang berbeda-beda sesuai dengan lokasinya dan DNA dalam mitokondria selalu terpapar terhadap stres oksidatif yang berakibat pada kerusakan DNA. Biasanya O2- cepat diubah menjadi H2O2 oleh manganese superoxide dismutase (MnSOD), untuk selanjutnya diubah menjadi H2O dan O2 tadi. Sebagai akibat dari produksi O2- yang terus menerus, maka jumlah mitokondria akan berkurang, ekspresi proteinnya akan melemah seperti format disfungsi protein yang mengarah pada deplesi energi seluler yang berlanjut dengan terbentuknya radikal lanjutan seperti peroxynitrit (ONOO.-). Dalam pembuluh darah, peroxynitrit yang menonaktifkan MnSOD di Mitokondria akan merangsang terbentuknya kembali
O2- dalam
mitokondria (Griendling et al., 2003, Brandes et al., 2005). Kerusakan DNA tidak terbatas di mitokondria saja dan ada satu enzym yang bekerja dalam melabel DNA yang rusak yaitu Poly(ADP-ribose)polymerases
30
(PARP) yang ternyata juga terlibat dalam penipisan endotel yang menyebabkan relaksasi pada penuaan
Gambar 2.3: Proses munculnya radikal bebas dalam endotel yang menua
Sumber: Brandes et al., 2005
Beberapa enzym yang ikut dalam proses pembentukan radikal antara lain, NO sintase, xantin oksidase, dan walaupun kejadiannya kurang, NADPH oxidase juga dapat dikatakan sebagai sumber dari pembentukan radikal karena enzym ini dapat mengaktifkan GTPase NADPH oxidase subunit Nox4 yang ternyata mampu membentuk O2- dan sel senescence (Brandes et al., 2005). Bahkan NADPH oxidase dianggap sebagai sumber terpenting dari terbentuknya O2- dalam dinding pembuluh darah (Schiffrin, 2008). Di pihak lain, NADPH dibentuk oleh vasoactive hormones dan protein G-protein rac-1 yang berat molekulnya kecil (Griendling et al., 2003). Meningkatnya peroksida ini dapat menjadi persisten
31
oleh karena pemberian kholesterol yang tinggi secara terus menerus, dan hal ini berakibat pada tertekannya aktivitas NO (Griendling and Fitzgerald, 2003). Disamping kerusakan atau modifikasi DNA, pembentukan radikal bebas ini juga akan memodifikasi lemak dan protein, meregulasi beberapa bagian dari gen seperti adhesion molecules, chemotactic factors, enzim antioksidan, vasoactive substances. Meningkatnya ROS berakibat pada oksidasi LDL, bila konsentrasi lemak dalam darah tetap tinggi (Berliner etal, 1985, Griendling, 2003), degradasi kolagen yang disebabkan oleh
termodifikasinya aktivitas Matrix
Metalloproteinase (MMPs) seperti MMP-2 dan MMP-9 (Griendling et al., 2003). 2.3.2 Teori Inflamasi (Respon Imunologi) Di dalam tunika intima yang menebal pada tikus yang tua ditemukan beberapa sitokin seperti Transforming Growth Faktor-beta (TGF-β), Interstitial Cell Adhesion Molecule (ICAM-1), dan enzym zinc-dependent endopeptidase type-2 metalloproteinase (MMP-2) (Lakatta, 2003). Hal ini menunjukkan adanya pengaruh proses inflamasi pada penuaan pembuluh darah. Proses inflamasi ini merupakan respon terhadap lesi yang terjadi pada sel endotel (vascular respon to injury) oleh karena tekanan dan oleh karena gaya gesek dari darah. Ada dua jalur respon terhadap lesi endotel yaitu melewati jalur NO yang sudah dibicarakan sebelumnya dan jalur imunologik. Respon imunologik ini diawali dengan peningkatan sekresi sitokin, sekresi faktor-faktor koagulasi dan reaktivasi platelet, yang sangat besar peranannya dalam proses trombosis akut (Baraas F., 2006).
32
Respon imunologik yang akut diawali dengan keluarnya sitokin proimunologik melalui aktivasi faktor transkripsi NFκB (Nuclear Faktor KappaB). Faktor ini kemudian bergerak ke dalam inti sel untuk berikatan dengan DNA untuk ekspresi beberapa gen target yang mengkode sitokin-sitokin, protein fase akut dan sebagainya. Beberapa sitokin yang diekspresi antara lain TNFα-β, IL117, IFN-γ. (Baraas F., 2006). Sitokin-sitokin inilah, pada sel otot polos pembuluh darah yang menebal, merangsang disekresinya MMP-2 dan terjadi proliferasi Platelet Derive Growth Factor (PDGF) dan peningkatan TGF-β yang merangsang formasi matriks fibronectin dan collagen (Lakatta, 2003). Respon lokal yang muncul akibat ekspresi sitokin tersebut antara lain munculnya ICAM-1, VCAM-1 (Vascular Cell Adhesion molecule-1) dan PECAM-1 (Platelet Endothelial Cell Adhesion Molecule-1) pada dinding pembuluh darah (Libby et al., 2002, Baraas F., 2006). Bilamana proses berlangsung kronis, berulang-ulang dan berkepanjangan, maka respon proinflamasi dan protrombosis yang semula bersifat akut akan berubah menjadi kronis. Akan terjadi infiltrasi sel-sel leukosit, terutama sel monosit, ke bawah jaringan subendotel dan kemudian berubah menjadi sel makrofag. Sel ini kemudian akan “menelan” berbagai sisa LDL yang teroksidasi membentuk sel busa dan kemudian menjadi ateroma (Baraas F., 2006). Nuclear faktor (NF)- B (respon elemen interferon- ), dan motif ikatan DNA NF–interleukin-6 (IL-6) berada pada promoter dari Receptor Glication End Product (RAGE). NF- B mengatur ekspresi seluler dari RAGE, menghubungkan RAGE dengan respon inflamasi (Li & Schmidt, 1997). RAGE adalah receptor dari
33
Advanced Glycation End Product (AGE) yang merupakan modifikasi protein atau lipid yang mengalami glikasi nonenzymatik dan teroksidasi setelah kontak dengan gula aldosa (Singh et al., 2001). AGE dibentuk oleh 3 faktor kunci yaitu kecepatan protein turnover untuk proses glycoxidation, tingginya kadar glukosa darah, dan keadaan lingkungan yang menimbulkan stress oksidasi. AGE dapat mengubah sifat-sifat dari matrix protein collagen, vibronectin, dan laminin, melalui ikatan AGE-AGE intermolecular covalent, atau cross-linking. Crosslinking AGE pada collagen tipe I dan elastin menyebabkan peningkatan matrik ekstra seluler yang berdampak pada meningkatanya kekakuan pada vasculature (Goldin et al., 2006). AGE yang beredar di sirkulasi dapat berinteraksi dengan RAGE di endotel (gambar 2.4.) yang menimbulkan pertuberasi sifat-sifat sel seperti peningkatan regulasi transkripsi faktor NF- B dan kemudian dapat mentranskripsi beberapa target gen seperti endothelin-1, vascular cell adhesion molecule-1 (VCAM-1), intercellular
adhesion
molecule-1
(ICAM-1),
E-selectin,
tissue
faktor,
thrombomodulin, vascular endothelial growth faktor (VEGF), dan sangat mungkin proinflammatory sitokins, seperti IL-1 , IL-6, and tumor necrosis faktor(Yamagishi etal., 1998; Wautier & Guillausseau, 2001; Basta et al. 2004) . Disamping itu NF- B adalah essensial dalam menginduksi adhesi monosit dan migrasi oleh AGE (Morigi et al., 1998) dan meginduksi hiperpermeabilitas sel endotel (Basta et al., 2004).
34
Sumber: Wautier & Guillausseau, 2001, Diabetes Metab, 27, Gambar 2.4: Proses Glikasi yang menimbulkan disfungsi endotel AGE yang ada di basal membran menghambat migrasi monosit dan menginduksi proses yang disebut sebagai apostaxis. AGE juga berkontribusi terhadap ekspresi reseptor oxidized LDL (OxLDL) pada monosit yang menjadi makrofag yaitu macrophage scavenger receptor class A and CD36 sehingga dengan demikian meningkatkan uptake OxLDL yang menimbulkan terbentuknya Sel Busa (Foam Cell) (Iwashima et al., 2000) . 2.3.3 Kerusakan Endotel Sel endotel pembuluh darah yang sehat berfungsi untuk mengatur homeostasis dari sistim vaskular. Disfungsi endotel dianggap sebagai awal yang sangat penting bagi munculnya kerusakan aterotrombotik yang mengarah kepada munculnya penyakit pembuluh darah (Baraas F., 2006). Sel endotel yang sehat mensekresi substrat yang bersifat proteksi dan yang terpenting disini adalah Nitric Oxide (NO). Dalam keadaan “sakit” atau “injury”
35
seperti munculnya faktor risiko kardiovaskuler, aktivasi endotel mengarah kepada disekresinya faktor kontraksi yang bekerja justru merugikan dan bahkan mengikis NO. Disamping itu faktor kontraksi ini juga mencegah dan mengaktivasi berbagai mekanisme yang berkaitan dengan aterotrombosis seperti yang telah dibahas sebelumnya (Versari et al., 2008) Begitu juga dalam kondisi semakin tua, fungsi sel endotel dalam mempertahankan homeostasis juga semakin berkurang, yang disebabkan terutama oleh karena adanya stress oksidatif oleh Reactive Oxygen Species (ROS). Stres oksidatif ini menyebabkan dipercepatnya pemendekan telomere yang dinyatakan melalui analisa terhadap terminal restriction fragment (TRF) dan hilangnya integritas telomere inilah yang yang memicu proses senescence prematur dari sel endotel (Kurz et al., 2004) 2.3.4 Teori Pemendekan Telomere Pada endotel arteri yang tua didapatkan telomere yang mengalami keausan dan supresi terhadap aktivitas telomerase (Chang & Harley, 1995, Lakatta, 2005). Panjang telomere berhubungan dengan penggantian sel invivo maupun invitro, sehingga dengan peningkatan keausan telomere diikuti dengan penurunan proses penggantian sel dan diikuti dengan perubahan ekspresi gen yang tampak dalam sel yang mengalami senescence (Chang & Harley, 1995, Najjar et al., 2003, Nilson, 2008) Proses ini terutama terjadi di pembuluh arteri yang mengalami tekanan hemodinamika yang lebih banyak (Chang & Harley, 1995). Bila senescence cell dari endotel ini terakumulasi di daerah yang proses penggantian selnya tinggi,
36
menurunnya kemampuan memecah diri akan membuat tunika media menjadi satu lapis saja dan mengeksposnya terhadap faktor mutasi mitogenic dan adhesi yang berkontribusi terhadap munculnya plak aterogenik (Chang & Harley, 1995, Minamino et al., 2002). Kurz dan kawan-kawan (2004) menyatakan bahwa pemendekan telomere, disebabkan oleh stres oksidasi yang ringan tetapi berulang-ulang secara kronis. Dijelaskan di sini bahwa di dalam sel endotel yang normal, stres oksidasi yang ringan tetapi kronis yang diinduksi oleh pengaruh pertahanan antioksidan seperti glutation, justru mengaselerasi erosi telomere dan onset sel yang mengalami senescence. Di samping teori yang disampaikan oleh Chang dan Harley, 1995, Wautier (2004) juga mengemukakan bahwa pada telomere yang memendek dan aktivitas telomerase reverse transcriptase yang tertekan akan menyebabkan proses glikasi dari jaringan kolagen yang dapat menginduksi munculnya perubahan penotip sel endotel seperti sel senescence. Advanced glycation end products (AGE) yang terakumulasi oleh karena umur akan mengaktivasi NAD(P)H/oksidase yang akan meningkatkan produksi anion superoksida. Menyatunya Advanced glycation end products dan reseptornya di sel endotel akan memicu pengerahan dan aktifasi sel inflamasi yang meningkatkan thrombogenesis dengan cara menstimulir agregasi platelet (Wautier & Schmidt, 2004). 2.4 Penuaan Pembuluh Darah dan Aterosklerosis Penuaan pembuluh darah berkaitan sangat erat dengan ateroskelrosis bahkan dapat disebutkan bahwa faktor risiko utama dari aterosklerosis adalah
37
pembuluh darah yang menua, atau dengan kata lain aterosklerosis pada usia muda adalah penuuan dini pembuluh darah. Faktor risiko dan perjalanan dari proses penuaan pembuluh darah tidak berbeda dengan proses terjadinya aterosklerosis. Yang berbeda hanya waktunya di mana umur merupakan faktor utama yang independen terhadap lamanya proses interaksi, sedang faktor lainnya dapat mempercepat atau megurangi kecepatan proses interaksi tersebut. Secara diagramatis proses dapat dijelaskan dalam gambar 2.5.
Gaya gesek pulsatil
Iskemia Reperfusi
Kelebihan makan Obesitas Diabetes
Stress Oksidatif ROS ↑
Dislipidemia
Infeksi Polusi Merokok Alograf Bahan kimia Bahan Fisika
Hipertensi
Peroksidasi lipid pada membrane sel Endotel, LDL dll
Luka endotel, LDL teroksidasi
Respon NO
Disfungsi endotel
Trombosis Aterosklerosis
Respon imunologik
Gambar 2.5: Proses penuaan pembuluh darah yang ditandai dengan kerusakan sel endotel berakhir pada aterosklerosis (Modifikasi dari: Baraas F., 2006, Kardiologi Molekuler, Yayasan Kardia Iqratama, hal 200)
38
2.4.1 Stress oksidasi dan aterosklerosis Seperti disebutkan diatas, sel endotel pembuluh darah selalu mengalami stress oksidatif yang sebetulnya merupakan suatu proses yang alami. Stres ini dapat meningkat oleh beberapa keadan antara lain: Gaya gesek pulsatil pembuluh darah, Iskemia reperfusi, infeksi, polusi khususnya oleh asap rokok, Alograf, Bahan-bahan kimiawi, bahan-bahan fisika, hipertensi, dislipidaemia, obesitas, makan berlebihan (Baraas F., 2006). Plasma kolesterol, khususnya kolesterol yang teroksidasi disebutkan berkontribusi menghasilkan radikal bebas di sel endotel dinding pembuluh darah. LDL yang teroksidasi menjadi OxLDL menstimuli terbentuknya O2- yang menimbulkan apoptosis pada dinding sel vaskuler (Awal Prasetyo dan Udadi Sadhana, 2006; Bahorun etal., 2006).
ROS
Modifikasi dari Awal Prasetyo dan Udadhi Sadhana, 2006 Gambar 2.6: Mekanisme terbentuknya Foam Cell dalam proses Aterosklerosis
39
Stress oksidatif (ROS) (gambar 2.6) dapat menimbulkan peroksidasi lemak pada dinding sel termasuk sel endotel yang menimbulkan jejas pada sel tersebut (Endothelial injury). Jejas di dalam sel endotel inilah yang ditunjukkan oleh munculnya respon NO dalam bentuk peningkatan yang diikuti dengan respon imunologik. Di samping itu ROS yang berlangsung terus menerus walaupun ringan dapat mengaselerasi sel senescence. Kejadian ini bila berulang terus akan memendekkan telomere sel endotel disamping juga memicu munculnya Advanced glycation end products (AGE), dan AGE yang
terakumulasi oleh
karena umur akan mengaktivasi NAD(P)H oksidase yang akan meningkatkan produksi anion superoksida disamping juga dapat mengaktifkan monosit menjadi macrophage. Proses berlangsung terus yang menimbulkan disfungsi endotel yang mengarah kepada trombosis (Baraas F., 2006). NAD(P)H oksidase tidak hanya meningkat oleh karena meningkatnya umur, tetapi terjadi juga pada keadaan patofisiologis
yang
menyebabkan
penyakit
kardiovaskuler
seperti
hipercholesterolemia, hipertensi dan diabetes (Csizar et al., 2002). Macrophage dan lemak terutama low-density lipoprotein (LDL) terakumulasi di daerah injury di mana LDL akan teroksidasi dan dimakan oleh macrophage dan atau macrophage sendiri juga teroksidasi sehingga memproduksi foam cell, yang dapat berkembang menjadi plak aterosklerosis. Berliner et al., 1995 menyebutkan bahwa proses oksidasi lemak lebih disebabkan oleh lamanya LDL yang terakumulasi di endotel dibandingkan dengan tingginya kadar LDL dan LDL yang teroksidasi akan bersifat toksik buat macrophage
yang dapat berkontribusi
40
terhadap memburuknya proses inflamasi dan formasi pusat nekrosis pada stadium yang lanjut. Disamping itu macrofag foam cell yang terbentuk oleh karena asupan lemak yang tinggi tidak hanya berasal dari teroksidasnya LDL menjadi oxLDL tetapi juga dapat berasal dari penyerapan Very Low Density Lipoprotein (VLDL) dan Agregated LDL (AgLDL) (Persson etal., 2006). 2.4.2 F2-Isoprostane untuk mengukur Stress Oksidasi dan Disfungsi Endotel Dalam keadaan normal lemak akan megalami oksidasi menjadi radikal yaitu lipid peroksida molekul lemak radikal ( .L) dan atau peroksida lemak (LOO.). Kedua molekul ini bersifat radikal (Best, 2003) .
OH + LH => .L + H2O
.
L + O2 => LOO.
LOO. + LH => LOOH + .L Fe++ + LOOH + H+ => Fe+++ + .OL + H2O Proses terjadi di dalam mitochondria dimana kedua molekul radikal tersebut bersifat sangat reaktif dan dapat menembus hinga ke sitoplasma. Oksidasi lemak dapat diukur dari metabolit yang dihasilkannya. Peroksidasi lemak menghasilkan metabolit metabolit teroksidasi seperti keto, hidroksi, epoksi dan beberapa asam lemak lebih pendek lainnya (Velasco et al., 2004). Hydroperoksida yang dihasilkan oleh Asam Arachidonat kemudian dapat dideteksi sebagai F2-isoprostan. Isoprostan adalah produk yang dihasilkan dari
41
jalur cyclooxygenase oleh mekanisme yang di katalisis oleh radikal bebas. Jadi, metabolit ini dihasilkan sebagai ester phospolipid dari proses penyusunan kembali stereo dan struktur isomer derivat PGH2 yang diproduksi oleh proses cyclooxigenase asam arachidonat yang diinduksi oleh radikal bebas (Morrow J.D. et al. 1990). Secara invitro F2-isoprostan terbentuk dari peroksidasi lemak LDL oleh Cu2+ atau juga oleh pengoksida larut dalam air lainnya seperti 2,2-azo-bis-2amidinopropane (AAPH)(Lynch etal., 1994). Asam Arachidonat yang termasuk dalam seri (n-6) asam lemak tak jenuh jamak (PUFA), secara enzymatis melalui siklus Cyclooxygenase (COX) dirubah menjadi bioaktif Prostaglandin (PGF2α, PGE2, PGl2 dan lain-lain) dan Thromboxane (TX). Tetapi secara non enzymatik melalui jalur radikal bebas dapat juga dirubah menjadi isoprostan (8-Iso-prostaglandin F2α (8-iso-PGF2α; F2isoprostanes), dan diketahui senyawa ini merupakan biomarker yang reliable untuk mengukur stress oksidasi baik di eksperimen maupun dalam study klinik (Nälsén C etal., 2006). Senyawa ini sudah dibuktikan dapat menjadi indeks yang sangat berarti untuk melihat peroksidasi lemak secara invivo (Morrow J.D. etal., 1998). Salah satunya dipakai untuk mengukur munculnya radikal bebas oleh karena oksidasi Low Density Lippoprotein (oxLDL) di dalam plasma darah (Dhawan etal., 2004), menggambarkan proses kalsifikasi pada arteri koroner (Gross M. etal., 2005) dan Lavi dalam artikelnya mengkaitkan antara F2-isoprostan, stress oksidasi dan kerusakan endotel dimana disebutkan bahwa F2isoprostan menggambarkan kerusakan endotel yang disebabkan oleh radikal bebas endogen (Lavi S etal.,
42
2008). Sehingga saat ini F2-isoprostan digunakan sebagai marker yang spesifik dan ajeg dalam menggambarkan stress oksidasi secara invivo (Milne etal., 2005; Comporti M. et al., 2008). Robert Arjuna dalam disertasinya pada tahun 2007, menyebutkan bahwa F2-isoprostan meningkat pada serum tikus yang menderita dislipidaemia menjadi (28.06 ± 8.26 ng/dl) dibandingkan tikus yang normal (21.99 ± 5.70 ng/dl). Akan tetapi ada kelemahan dalam menggunakan F2-isoprostan sebagai marker invivo adalah kecepatan eliminasinya. Haliwell B. dan Lee C.Y.J (2010) dalam reviewnya menyebutkan bahwa F2isoprostan cepat sekali di metabolisme dan kemudian diekskresi melalui urin sehingga dapat memberikan hasil yang berbeda bila dilakukan pada waktu yang berbeda, walaupun sampelnya sama. 2.4.3 Interleukin (IL)-6 IL-6 adalah sitokin 26 kDa yang diproduksi oleh berbagai macam sel seperti limposit, monosit, fibroblast dan endotel termasuk juga makrofag. Melihat spektrum fungsinya dalam proses inflamasi sistemik, IL-6 terlibat pada fase akut dari penyakit kardiovaskular. Diproduksi bersama-sama dengan IL-1β dan TNF-α sebagai respon inflamasi di endothelium dan mungkin bekerja bersama-sama dalam menghambat proses vasodilatasi di pembuluh darah (Woods et.al., 2000; Wikipaedia, 2009; Davidson, 2009). Haddy etal, 2003 yang menganalisa hubungan IL-6 dengan faktor risiko aeterosklerosis pada studi kohort menyimpulkan bahwa dalam populasi keluarga yang sehat termasuk anak-anak, tingkatan IL-6 berkaitan erat dengan faktor risiko aterosklerosis baik itu
43
tradisional maupun non tradisional. Sehingga data ini sangat berguna untuk mendifinsikan peran sitokin pada mekanisme aterosklerosis pada kondisi fisiologis. Tuomisto etal., 2006 yang diperkuat oleh Saremi etal., yang menyatakan bahwa IL-6 adalah salah satu inflamatory marker yang berkaitan erat dengan kejadian penyakit kardiovaskuler (Saremi A etal., 2009). Hal ini disebabkan karena tingginya kadar IL-6 dalam serum orang sehat berkaitan erat dengan disfungsi endotel pembuluh darah (Esteve E. etal., 2007). Kaitannya dengan metabolisme lemak, IL-6 memiliki hubungan dengan metabolisme lemak dimana IL-6 ini dapat menekan aktivitas dari Lipoprotein lipase di jaringan adiposa yang mengerah kepada penekanan terhadap penyerapan trigliserida (Greenberg etal., 1990). Hal ini akan berakibat dengan meningkatnya kadar lemak yang kronis dalam darah yang dapat berkontribusi terhadap kejadian aterosklerosis (Woods etal., 2000). Omoigui (2007) dalam hypotesisnya menyebutkan bahwa IL-6 memediasi teroksidasinya LDL menjadi OxLDL dan isoflavon ternyata dapat menekan terbentuknya IL-6.
Disamping itu cholesterol
LDL yang terjebak di intima akan mengalami oksidasi menjadi oxLDL dan hal ini akan meningkatkan ekspresi IL-6 (William and Tabbas, 1998). Seperti disebutkan oleh Berliner et al., 1995 dan diperkuat oleh Omoigui, 2007, munculnya ROS dan jejas pada endotel ini akan merangsang terjadinya proses inflamasi, begitu juga sebaliknya. Hal ini dapat dilihat dari banyaknya molekul inflamasi seperti monosit adan neutrofil yang akan melekat di endotel dan sekresi sitokin pro inflamasi. Respon yang akut diawali dengan keluarnya sitokin proimunologik melalui aktivasi faktor transkripsi NFκB (Nuclear Faktor
44
Kappa-B). Aktivasi NFκB dipicu oleh berbagai stimulus, seperti sitokin inflamasi, ROS, lemak dan kekuatan-kekuatan mekanis yang mengenai sel endotel dinding pembuluh darah yang kemudian dapat mengaktivasi receptor trans membran (Donato etal. 2009). Faktor ini kemudian bergerak ke dalam inti sel untuk berikatan dengan DNA untuk mengekspresi beberapa gen target yang mengkode sitokin-sitokin, protein fase akut dan sebagainya. Beberapa sitokin yang diekspresi antara lain TNFα-β, IL1-17, IFN-γ. (Baraas F., 2006, ), dan terutama yang terekpresi adalah yang dapat menyebabkan disfungsi endotil atau bersifat proaterogenik yaitu Interleukin-6 (IL-6), Tumor Neckrosis Factor-α (TNF-α), Monocyte Chemoattractant Protein 1 (MCP-1), receptor untuk Advance Glycation End Products (RAGE) dan pro-oxidant enzyme NADPH oxidase (Donato etal. 2009). Akan tetapi ekspresi dari sitokin ini yaitu IL-6, TNF-α dan CRP di dinding pembuluh darah tidak berkaitan dengan konsentrasinya, sehingga konsentrasi sitokin-sitokin ini saja di dalam darah tidak dapat dipakai untuk mengukur status inflamasi di pembuluh darah (de Winther etal., 2005). IL-6 yang terekspresi dalam sel berinti akan mudah terelminasi bersamaan dengan lepas atau hilangnya sel tersebut di dalam darah (Melani etal., 1993). Disamping itu produksi IL-6 menurun oleh adanya genestein yang merupakan bagian dari flavonoid dan juga dari kalangan terpenoid (Omoigui,2007). 2.5. Antioksidan sebagai antiaterogenik Anti oksidan didefinisikan sebagai semua substrat yang dalam jumlah yang lebih sedikit dibanding dengan zat yang teroksidasi tapi dapat mencegah proses oksidasi
45
dari zat tersebut (Bachem et al., 1999). Sistim kerja antioksidan sangat kompleks, tetapi secara garis besar antioksidan dapat dikelompokkan menjadi dua jenis antioksidan yaitu: pertama, yang bersifat enzymatis, biasanya berasal dari dalam tubuh (endogen) dan bergerak sebagai lini pertahanan pertama, antara lain: Superoksid dismutase (SOD), Catalase (CAT), glutathione peroksidase (GPx) dan lain-lain, dan kedua, yang bersifat radical scavenging antioxdants yang umumnya berasal dari luar seperti: Vitamin C, B carotene, Vitamin E, flavonoid, polyphenol dan terpenoid (Bahorun et al., 2006) (gambar 2.6). Kedua jenis antioksidan ini bekerja bersama di dalam melawan efek dari radikal bebas (What are antioxidant, 2011).
Bahorun et al., IJMU, 1 (2), 2006 Gambar 2.7 Diagram keterkaitan antara ROS dan antioksidan
46
Walaupun dikatakan bahwa antioksidan endogen ini lebih poten daripada yang eksogen, antioksidan dari luar ini dapat mencegah proses inisiasi dan menterminasi berkembangnya proses oksidasi (Willcox et al., 2004). Disebutkan bahwa ROS menyebabkan abnormalnya fungsi endotel dan antioksidan dapat mencegahnya (Cameron and Cotter, 1999).
Selain itu sel
endotel yang mengalami jejas dapat diregenerasi oleh adanya progenitor sel endotel yang berasal dari sumsum tulang tetapi beredar di pembuluh darah, dan ROS mengurangi efek keerja dari progenitor ini (Dimmeler and Zeiher, 2004). 2.5.1 Antioksidan Endogen Tubuh sudah membangun sistem yang menghasilkan antioksidan yang bersifat endogen untuk melawan Radikal Bebas. Antioksidan tersebut ada yang bersifat enzymatik seperti SOD yang merubah O2- menjadi H2O2 dan H2O, Catalase yang merubah H2O2 menjadi H2O dan O2 dan Glutathione Peroksidase yang merubah H2O2 menjadi H2O. Disamping itu antioksidan yang bersifat non enzymatic antara lain Glutathione (GSH), Alpha Lipoic Acid (ALA) dan Coenzym Q10 (CoQ10) (Fouad T, 2010, ). Antioksidan ini disebut juga antioksidan primer karena sifatnya yang awal yaitu mencegah munculnya radikal bebas baru dengan memutus rantai berantai dengan mengubahnya menjadi bentuk yang lebih stabil seperti menjadi air (H2O) atau hodrogen peroksida (H2O2). (Wikipedia, 2011) NF-E2-related factor 2 (Nrf2) adalah senyawa yang berkaitan erat dengan protein p45 NF-E2 yang bilamanan aktif dapat mengekspresi gen antioksidan
47
protein endogen. Aktifnya protein ini adalah suatu bentuk pertahanan sel (cytoprotection) terhadap induser fase2 termasuk diantaranya stress oksidasi (Kobayashi and Yamamoto, 2005). Senyawa yang diekspresi oleh Nrf2 antara lain Glutathione S-transferases (GSTs) dan NAD(P)H quinone oxidoreductase (Itoh K.
etal., 1997). Disamping itu Nrf2 juga mengkode phase 2 detoxifying enzymes seperti UDP-glucuronyl transferase 1A6, aflatoxin B1 aldehyde reductase, dan microsomal epoxide hydrolase (Kwak etal., 2001) dan ekspresi gen enzyme Glutamylcysteine Synthase (γ-GCS) yang mengkontrol sintesis GSH (Wild A.C. etal., 1999). 2.5.2 Glutathione (GSH) Glutathione (γ-glutamylcysteinylglycine, GSH) adalah antioksidan sulfhydryl (SH), antotoksin dan kofaktor enzym. GSH ada dimana-mana termasuk hewan, tumbuhan, tanaman dan mikroorganisme, larut dalam air dan berada di dalam cytosol dari sel atau substrat larut dalam air lainnya. Dan karena jumlahnya yang cukup besar maka disebutkan sebagai antioksidan dalam sel yang mayor (Kidd P, 1997). Glutathione eksis di dalam sel dalam bentuk antioksidan tereduksi yang dikenal dengan istilah GSH, dan dalam bentuk teroksidasi yang dikenal dengan istilah Glutathione Disulfida (GSSG). Rasio antara GSH/GSSG merupakan indikator sensitif untuk stress oksidasi. GSH dengan enzym glutathione peroksidase (GPx) dapat mengkatalisis proses reduksi Hidroperokside lemak menjadi alkohol dan hidrogen peroksida menjadi air. Pada saat mengkatalisis tadi ikatan disulfida dari 2 GSH akan berikatan membentuk Glutathione teroksidasi
48
(GSSG) , dan enzym glutathione reduktase dapat mendaur ulang GSSG menjadi GSH kembali dengan cara mengoksidasi NADPH. Ketika sel terekspos dengan stress oksidasi maka akan terjadi penumpukan GSSG dan rasio GSH/GSSG akan menurun (Oxford Biomedical Research, 2008). Mekanisme kerja dari GSH didalam proses peredaman radikal bebas yaitu dalam segi kemampuananya mereduksi hidroksil radikal (.OH) yang berasal dari reaksi Fenton (Best B, 2003). Fe++ + H2O2 —> Fe+++ + .OH + :OHGSH + .OH —> .GS + H2O dan glutathione yang teroksidasi bersifat radikal akan saling menetralisir .
GS + .GS —> GSSG
atau dapat juga dikatakan dengan rumus yang berbeda, yaitu 2 GSH + ROOH => GSSG + ROH + H2O Disamping itu enzym Glutathione peroxidase menetralisir Hidrogen Peroksida (H2O2) dengan cara mengambil hydrogen untuk membentuk 2 H2O dan satu GSSG, sedangkan enzyme glutathione reduktase akan menjadikan GSSG, dengan menggunakan enzyme NADPH sebagai sumber hydrogen, menjadi GSH kembali 2 GSH + H2O2 => GSSG + 2 H2O Dengan kata lain glutathione di sini mencegah hidroksil radikal yang dapat merubah molekul lemak menjadi lemak radikal ( .L) atau peroksida lemak (LOO.) melalui dua sisi yaitu mencegah terbentuknya hydroksil radikal (.OH) bereaksi
49
dengan molekul lemak atau mencegah terbentuknya hidroksil radikal dengan merubah Hidrogen Peroksida (H2O2) menjadi molekul air. Meningkatnya peroksidasi lemak dalam dinding pembuluh darah yang mengalami aterosklerosis akan menurunkan kadar GSH peroksidase dan kadar protector eicosanoid prostacyclin (PGI-2) mengakibatkan balans prostaglandin menjadi lebih bersifat proinflamasi. Untuk itu diperlukan enzym GSH-S transferase yang bekerja di sel endotel untuk meningkatkan produksi dari protektor eicosanoid (Kidd P, 1997). Flavonoid khususnya jenis quercetin dari ekstrak bawang bombay (onion), kaemferol dan apigenin meningkatkan konsentrasi glutathione (GSH) melalui aktivasi ekspresi dari γ-glutamylcysteine synthetase (GCS) heavy subunit (GCSh) promoter (Myhrstad M.C.W. etal., 2002).
2.6 Makanan sebagai Faktor Risiko mempengaruhi Proses Penuaan Pembuluh Darah Gaya hidup yang meliputi makanan, alkohol, merokok dan aktivitas fisik merupakan faktor risiko klasik terhadap penyakit pembuluh darah termasuk di dalamnya penuaan pembuluh darah tersebut. Gaya hidup seperti diatas dianggap dapat mempercepat ataupun mengurangi percepatan proses penuaan tersebut. 2.6.1 Makanan yang meningkatkan Risiko Menderita Penyakit Pembuluh Darah Li H. dan kawan-kawan (1993) menunjukkan adanya aktivasi fokal di endotelium aorta asenden kelinci, setidaknya 1 minggu setelah pemberian diet aterogenik yang mengandung 0,3% cholesterol, 9 % minyak kelapa yang
50
dihidrogenasi dan 1% minyak jagung dibandingkan dengan kelinci yang mendapatkan diet 10 % minyak jagung. Bentuk fokal aktivasi yang ditunjukkan adalah terekspresinya VCAM-1 (Vascular Cell adhesion Molecule-1) dan setelah 3 minggu di daerah fokal muncul lesi yang mengandung macrophages bearing class II major histocomtability antigen (MHC-II) (Li H. et al., 1993). Temuan ini ditunjang oleh Henderson dan kawan-kawan (2004) yang melakukan percobaan pada babi, menyatakan bahwa di fase awal dari penyakit kardiovaskuler, pemberian diet tinggi lemak dan tinggi kolesterol memberikan efek sedang terhadap dilatasi yang dependen terhadap endotel di arteriol koroner dan efek ini dapat dicegah bahkan dipulihkan dengan olah raga (Henderson et al., 2004). Hal senada juga diungkapkan oleh Soinio dan kawan-kawan (2003) yang melakukan pengamatan pada kelompok penderita Diabetes tipe 2 laki-laki dan perempuan menyatakan bahwa pada kelompok laki-laki yang memperoleh diet lemak dengan rasio polyunsaturated/saturated fat (P/S) tertinggi (>0,28 atau >28%) memiliki risiko penyakit koroner terendah dibandingkan dengan yang rasio P/Snya rendah (rasio 5 % dan 14.2 %). Dari sini Soinio menyimpulkan bahwa rendahnya rasio P/S dapat memprediksi kemungkinan menderita penyakit jantung koroner pada penderita Diabetes tipe 2 independen dari faktor risiko penyakit koroner konvensional lainnya (Soinio et al., 2003). Selanjutnya Lopez-Garcia dan kawankawan menyebutkan bahwa tingginya asupan trans-fatty acid secara positif berkorelasi dengan C-reactive protein (CRP, P<0.009), soluble Tumor Necrosis Factor Receptor-2 (sTNFR-2, P,0.002), E-selectin (P<0.003), soluble Cells Adhesion Molecules sICAM (P,0.007), dan sVCAM (P,0.001) yang memberikan
51
efek merusak endotel dan merupakan faktor risiko dari penyakit kardiovaskuler (Lopez-Garcia et al., 2005) Katan dan kawan-kawan (1994) pada laporannya menyatakan bahwa mengkonsumsi lemak jenuh akan meningkatkan kolesterol total dan LDL, walaupun secara individu asam lemak memberikan efek yang berbeda-beda. Dari semua jenis asam lemak jenuh, asam miristat, palmitat yang ada pada lemak hewan dan asam laurat yang ada kelapa memberikan efek terbesar, karena asam lemak ini yang menyebabkan LDL susah untuk dihilangkan dari sirkulasi (Hu etal., 1999; Denke, 2006). LDL yang lama beredar dalam darah akan teroksidasi yang nantinya akan dimakan oleh macrophage untuk menimbulkan foam cell di tunika intima (Bahorun et al., 2006) 2.6.2 Diet yang mengandung Antioksidan dapat Mencegah Aterosklerosis Seperti disebutkan di atas bahwa antioksidan dibedakan atas dua yaitu antioksidan endogen yang bersifat primer dan antioksidan eksogen atau eksternal yang umumnya berasal dari luar terutama dari makanan. Yang termasuk dalam antitoksidan eksogen ini antara lain vitamin A, E dan C, β-carotene, flavonoid dan polyphenol dan terpenoid. Antioksidan ini biasanya berfungsi sebagai radical scavenging antioxdants, oleh karena umumnya berasal dari luar seperti: Vitamin C, B carotene, Vitamin E, flavonoid, polyphenol dan terpenoid (Bahorun et al., 2006). Disebutkan bahwa antioksidan dari luar ini dapat mencegah proses inisiasi dan menterminasi berkembangnya proses oksidasi (Willcox et al., 2004).
52
Disamping bersifat sebagai scavenging antioxdants, flavonoid dan polypenol juga dapat meningkatkan produksi Glutathion melalui pengaruhnya terhadap ekspresi substrat yang diperlukan untuk sintesa glutation seperti CT cystine antiporter, gamma-glutamylcysteine synthetase and glutathione synthase (Bahia et al., 2008), bahkan Myhrstad et al., menyebutkan bahwa ekstrak bawang onion dan quercetin, dapat meningkatkan konsentrasi intraseluler glutathione sampai kira-kira 50 %nya lagi (Myhrstad et al. 2002). Vitamin E dan C terbukti telah dapat mengurangi berkembangnya aterosklerosis. Kedua vitamin ini diketahui dapat menggagalkan efek stimulasi Angiotensin II pada aktivitas JNK dan p38 dari Vascular Smooth Muscle Cell (VSMC) (Kyaw et al., 2001), dan hal ini mendukung temuan dalam penelitian yang dilakukan oleh Cambridge Heart Antioxidant Study (CHAOS) yang dilaporkan oleh Stephens dan kawan-kawan mengatakan bahwa vitamin E dapat menurunkan insiden Penyakit Kardiovasculer (Stephens et al., 1996). Flavonoid oleh karena sifatnya sebagai antioksidan disebutkan dapat mengurangi risiko menderita penyakit pembuluh darah. Antioksidan ini semakin diperlukan dengan meningkatnya stress oksidasi oleh karena penuaan, karena stress oksidasi bilamana dibiarkan akan merusak lapisan endotel yang berakibat pada penyakit pembuluh darah (Achmad, 1990). Youdim dan kawan-kawan membuat penelitian dengan komposisi polyphenol yang ada pada tanaman buah beri dan melihat efek putatif antioksidan dan efek antiinflamasinya yang dapat mencegah rusaknya lapisan endotel. Dari sini kelompok ini kemudian menyimpulkan bahwa senyawa polyphenol yang ada pada buah cranberry dan blueberry yaitu senyawa anthocyanins dan hydroxycinnamic acid dapat dideteksi
53
sampai di lapisan endotel dan dapat menurunkan kerentanan sel endotel baik di membran maupun sampai ke sitosol. Selanjutnya senyawa polypehnol ini juga dapat meregulasi rangsangan TNF-alpha yang diinduksi oleh mediator inflamasi seperti IL-8, MCP-1 dan ICAM-1, sehingga senyawa ini dapat dikatakan memberikan efek proteksi terhadap kerusakan sel endotel (Youdim et al., 2001). Quercetin dan senyawa phenol yang ada pada jahe seperti gingerol dan shogaol dapat mencegah penumpukan dan oksidasi LDL (Fuhrman et al., 2000, Narayana et al., 2001). Disamping itu, zat yang ada dalam bawang putih seperti kaemferol glicosida, merupakan scavenger yang kuat terhadap terbentuknya hydroxyl radical dan dapat mencegah oksidasi dari LDL (Fuhrman dan Aviram, 2002). Pendapat di atas sedikit ditentang oleh Sesso dan kawan-kawan (2003) yang menyebutkan bahwa tidak ada hubungan linier antara asupan flavonoid terhadap kejadian penyakit jantung koroner (Sesso et al., 2003), tetapi Xu dan kawan-kawan (2007) menegaskan bahwa flavonoid, walaupun kemampuannnya berbeda-beda sesuai dengan jenisnya, mempunyai efek relaksasi pembuluh darah yang tentu sangat berguna untuk mencegah proses aterosklerosis (Xu et al. 2007) Nevin dan Rajamohan (2003) yang melakukan penelitian tentang Virgin Coconut Oil (VCO) menyatakan bahwa VCO menunjukkan sifat antitrombotiknya secara signifikan di mana antioksidannya lebih tinggi, sehingga LDL lebih resisten terhadap oksidasi dibandingkan dengan minyak bunga matahari, sehingga disebutkan bahwa VCO dapat mencegah oksidasi dari LDL oleh oksidan, dan hal ini oleh karena sifat VCO yang mengandung unsaponifiable component seperti Vitamin E., provitamin A., polyphenols dan phytosterol (Nevin and Rajamohan,
54
2004). Selain itu Seneviratne et al. (2008) menyebutkan bahwa minyak kelapa yang diolah dengan pemanasan memiliki sifat lebih stabil dibandingkan dengan minyak kelapa yang diolah secara fermentasi 2.7. Babi Guling Babi guling adalah salah satu makanan yang biasanya dipergunakan untuk pelengkap kebutuhan upacara. Pada masa lalu, makanan ini biasanya dikonsumsi oleh masyarakat Bali hanya pada waktu upacara. Tetapi makanan ini sekarang sudah banyak diperjualbelikan di warung-warung makan, sehingga mudah untuk dikonsumsi. Makanan ini unik karena kandungan bahan yang digunakan, disatu sisi kandungan makanan ini, daging dan lemak, kaya akan lemak jenuh yang bersifat aterogenik tapi disisi lain makanan ini kaya juga akan serat dan flavonoid yang berasal dari bumbu dan tambahan lagi makanan ini juga banyak menggunakan minyak kelapa yang belakangan ini menjadi ajang kontroversi (Indraguna, 2009). 2.7.1 Babi Guling dalam Perpesktif Budaya Babi guling di Bali, pada awalnya dan sampai sekarang, dikenal sebagai makanan yang dipersembahkan pada saat upacara. Di desa adat Timbrah, bagian dari desa Tenganan Pegringsingan dan merupakan salah satu desa adat tradisional di Bali timur, menggunakannya sebagai salah satu kelengkapan upacara yang sampai saat ini masih dipertahankan (Bajra, 2009). Cole (1983) dalam disertasinya tentang prilaku makan orang bali menyebutkan bahwa babi guling merupakan salah satu makanan upacara disamping sate, urutan, oretan, lawar, ares, tum dan sebagainya.
55
Saat ini babi guling dapat diperoleh di mana-mana. Dari restoran sampai dengan warung lesehan kecil di seluruh kabupaten di Bali, dapat diperoleh babi guling. Di desa Sukawati Gianyar, Babi Guling diperjual belikan dalam warung-warung makan lesehan. Babi guling dapat dikatakan sebagai salah satu menu favorit tidak saja di kalangan orang Bali tetapi juga mancanegara. Bahan utama dari makanan ini adalah anak babi yang memang dipelihara untuk itu. Untuk kebutuhan upacara, babi yang dipakai biasanya anak babi lokal yang masih berumur muda dengan berat sekitar 8-15 kg.. Untuk kebutuhan komersial, babi yang digunakan lebih besar yaitu beratnya mencapai 60 kg., bahkan dapat mencapai 80 kg. dan jenis babinyapun bukan lagi babi lokal tetapi babi jenis Landrace atau kawin silang antara babi lokal dengan Landrace. Babi Landrace adalah jenis babi yang awalnya dikembangkan di Denmark kemudian diimport dan dikembangkan di Australia (Taylor et al., 2005). Babi jenis ini sekarang sudah mulai diternakkan secara luas di Bali (Saka, 2003). Peternak babi di Bali lebih memilih jenis babi Landrace ini karena, babi ini lebih mudah dipelihara dibandingkan dengan babi lokal, babinya cepat besar dan dagingnya lebih banyak sehingga lebih cepat dapat dijual dibandingkan dengan babi lokal. Saka (1996 dan 2003) dalam laporannya menyebutkan bahwa babi Landrace ini lebih unggul dalam memproduksikan daging karkas dibandingkan dengan babi Saddleback maupun kawin silang antara babi bali dan babi Saddleback. Dipihak lain pedagang babi guling khususnya yang membuat untuk tujuan komersial, juga lebih memilih babi jenis ini karena dagingnya lebih banyak dibandingkan yang lokal (Gung De Agung, 2009).
56
2.7.2 Pembuatan dan Penyajian Babi Guling Babi yang akan diolah, dibunuh dengan memotong nadi di daerah leher supaya keluar darahnya, kemudian bulu dan kulit dibersihkan dengan cara dikuliti, dan kemudian bagian dalamnya: isi perut dan semua organ viscera dikeluarkan. Setelah semua bersih, anus babi ditusuk dengan kayu bulat panjang melewati perut sampai keluar dari mulut, baru kemudian rongga perut dan dada diisi dengan bumbu. Setelah itu, perut babi dijahit kemudian kulit babi kemudian diolesi dengan larutan dari remasan kunyit yang dicampur dengan gula merah untuk kemudian dipanggang di atas bara api sampai dianggap matang dengan warna kulit yang kecoklatan (gambar 2.8). Bumbu babi guling tidak jauh berbeda dengan bumbu yang dipakai dalam masakan tradisional Bali lainnya. Di dalam konsep bumbu Bali, bumbu diharuskan untuk memenuhi 5 (lima) kriteria rasa yaitu rasa pahit, rasa manis, rasa asam, rasa pedas dan rasa asin. Untuk itu komponen dalam bumbu babi guling dibedakan menjadi tiga bagian yaitu bumbu dasar (base genep), bumbu wangén dan bumbu penyedap (base penyangluh) (Sudharsana, 2001). Bumbu dasar terdiri dari Lengkuas (Langua galanga), jahe (ginger atau Zingiber officinale), kencur (Kaempferia galanga), bawang merah (Shallot, Allium Cepa), bawang putih (garlic atau Allium Sativum), kunyit (turmeric/Alpina galanga), lombok/cabé besar (Capsicum annum), cabe rawit (bird chilli atau Capsicum frutescens), kemiri (candle nut atau Aleurites moluccana), merica hitam (black pepper atau Piper nigrum), ketumbar (coriander atau Coriandrum sativum) . Bumbu wangèn yang terdiri dari pala (Myristica sp.), tabya bun (Piper retrofactum), begarum,
57
cengluh dan mesui (Cinammomum), dan bumbu penyangluh yang terdiri dari terasi (Shrimp paste), garam, daun salah ada atau tomat, daun salam (Eugenia Polyantha), jeruk limau dan minyak kelapa (Coconut oil). Semua bumbu dicincang halus kecuali garam, terasi, daun salam dan minyak kelapa. Pewangèn yang digunakan biasanya sudah dalam bentuk bubuk (Eiseman Jr., 1998; Sudharsana, 2001). Semua bumbu yang telah dicincang dicampur dengan bahan yang lain kemudian diaduk bersama minyak kelapa yang diolah secara tradisional. Baru kemudian semua bumbu dimasukkan ke dalam perut-dada babi yang sudah dibersihkan.
Sumber endrone.blogspot, 2009
Gambar 2.8. Babi Guling Utuh Sebagai sayur, di beberapa daerah digunakan daun ubi kayu atau daun kayu-manis atau daun-daunan lainnya yang berwarna hijau yang biasa dipakai sayur, yang dicampur dengan bumbu yang kemudian dimasukkan kedalam perut
58
babi. Di beberapa daerah, ada yang memasukkan batu hitam ke dalam perut babi bersama-sama dengan bumbu dengan tujuan supaya daging babi matangnya sempurna. Setelah dijahit, sebelum dipanggang kulit babi diolesi dulu dengan minyak dan kunyit supaya kulit berwarna kecoklatan dan renyah. Dalam penyajiannya, daging babi guling disajikan bersama dengan lemak, kulit, sosis babai (urutan) dan gorengan organ dalam tubuh yang kemudian dituangi bumbu diatasnya. Kemudian babi guling dikonsumsi bersama-sama dengan nasi, lawar babi dan atau sayur nangka muda (gambar 2.9).
Sumber endrone.blogspot, 2009
Gambar 2.9: Penyajian Babi Guling 2.7.3 Kandungan Nutrient dan antioksidan dalam Babi Guling Secara teoritis, daging babi mentah yang berlemak, per 100 gramnya, mengandung 11,9 gram protein, 45 gram lemak dan 0 gram karbohidrat dan jumlah energinya adalah 453 Kcal. Daging babi yang kurus, per 100 gramnya
59
mengandung 14,1 gram protein dan 35,0 gram lemak (Oey Kam Nio, 1992). Dalam penelitian tentang inventarisasi makanan tradisional yang dilakukan oleh Universitas Udayana Bali, disebutkan bahwa, per 100 gram daging babi guling mengandung energi 375,76 Kkal, karbohidrat 5,96 gram, protein 8,15 gram dan lemak 35,48 gram (Suter et al., 1999). Tabel 2.3. Kandungan dan Aktivitas Antioksidan dalam Bumbu Bali Guling (Secara teoritis) FLAVONOID
PHENOL
TERPEN
ANTIOKSIDAN
mg GAE/100 gr
mVCE/100gr 98,61 ± 2,13*
Lengkuas
v
216,3*
Kunyit
v
1340,7*
Jahe
v
99,7*
v
1126,12 ± 94,26* 62.24 ± 0.19*
Kencur Bawang merah
51,9*
Bawang putih Cabe rawit
21,91*
88,9* 129,88*
130,36 ± 2,76*
Ketumbar 447,23*
Pala Tabia Bun Begarum Cengluh Mesui (Cinamon) Terasi Garam Daun Salah Ada Daun Salam Jeruk limau
3,8*
Monosodium Minyak kelapa * Sumber: Tangkanakul etal., 2009
11.93 ± 2.36* 8.77 ± 1.93*
Kemiri Merica hitam
v
63,51*
60
Lemak jenuh yang berasal dari babi umumnya bersifat rantai panjang seperti palmitat (C16:0) dan stearat (C18:0) (Anne, 2008, Wikipedia, 2008, Ard Jamy D., 2006). Seperti diketahui sebelumnya bahwa lemak jenuh rantai panjang bersifat aterogenik, maka lemak ini dapat dikatakan sebagai makanan yang bersifat proaging (Kromhout et al. 1995). Beberapa bagian dari bumbu babi guling, secara individual sudah diketahui kandungan antioksidannya, baik itu flavonoid, terpene, phenol, vitamin A, C maupun E. Tetapi banyak juga yang belum diketahui apakah mengandung antioksidan atau tidak. Bumbu yang sudah diketahui kandungan antioksidannya antara lain bawang merah, lengkuas, jahe, kunyit, merica hitam, kemiri, dan jeruk limau. Tabel 2.3 menunjukkan komposisi dari bumbu yang diambil dari pengamatan ke beberapa produsen babi guling di Denpasar dan kandungan secara teoritis dari masing-masing bahan yang diambil dari Tangkanakul et al., 2009. Berdasarkan tabel 2.3, dapat dilihat bahwa komponen bumbu dalam bumbu babi guling sangat banyak dan hampir semua bumbu seperti bawang merah, lengkuas, bawang putih, cabe rawit dan lainnya, yang bila dilihat kandungan antioksidan yang disumbangkan oleh masing-masing bumbu tersebut cukup tinggi (Tzung-Hsun Tsai etal., 2005). Berdasarkan data dari USDA Database for the Flavonoid Content of selected Food (2003) maka disebutkan bahwa bawang merah (Allium Cepa) mengandung quercetin, kaemferol, isorhamnetin dan cyanidin); lombok rawit kecil mengandung quercetin, luteolin dan vitamin C; air jeruk limau selain
61
mengandung asam juga mengandung eriodyctol, naringerin dan hesperitin, flavonols: quercetin, dan flavones: luteolin. Sedangkan kunyit mengandung hesperitin, naringerin, eriodyctole dan quercetin. (Nutrient Data Laboratory et al., 2003). Murtihapsari dalam percobaannya menyebutkan bahwa senyawa aktif flavonoid tertinggi pada bawang merah adalah senyawa quercetin (Murtihapsari, 2010). Quercetin merupakan antioksidan yang kuat karena kemampuannya bertindak sebagai scavenger terhadap radikal bebas dan ion metal. Sehingga ia dapat menghambat peroksidasi lemak (Sakanashi etal., 2008). Fuhrman (2002) dan Linda Lazarides (2008) dalam tulisannya menyatakan bahwa jahe mengandung monoterpenes, sesquiterpenes, gingerol, shogaol. Verma etal., 2004, menyebutkan bahwa jahe dapat juga mencegah peroksida lemak disamping kemampuannya sebagai antiinflamasi (Verma etal., 2004). Benkeblia (2005) dan Bozin et al. (2008) mengatakan kalau bawang putih dan kemiri mengandung
kaemferol, glycoside dan alysin, sedangkan Prasad etal.,
menyatakan bahwa senyawa alysin adalah suatu antioksidan yang mengikat hydrogen peroksida (.OH) menjadi tidak aktif (Prasad etal., 1995). Gorenstein dan kawan-kawan dalam penelitiannya tentang bawang putih bahkan menyebutkan bahwa pemberian tambahan bawang putih pada tikus yang mendapatkan makanan kaya lemak dan kolesterol, dapat menekan pembentukan plasma lipid dan meningkatkan konsentrasi anti oksidan dalam darahnya (Gorinstein et al., 2006). Dalam Herb and Suplement Enzyclopedia (2008) dan juga Tangkanakul (2009)
menyebutkan
bahwa
lengkuas
mengandung
galangin,
gingerol,
diarylheptanoid., sedangkan Mahae N dan Chaiseri yang meneliti aktivitas
62
antioksidan secara invitro membuktikan bahwa lengkuas (Alpina Galanga) selain mengandung ketiga unsur di atas juga mengandung methyl eugenol, chavicol, eugenol, myricetin. Dan yang merupakan mayor antioksidan disebutkan sebagai ekstrak 1´-acetoxycavichol acetate dan catechin (Mahae and Chaiseri, 2009). Disamping itu Aisyah Tri Septiana dan kawan-kawan (2006) menyebutkan bahwa kandungan poli fenol pada ekstrak kunyit adalah 216,57 ppm, dan jahe adalah 127,97 ppm. Kandungan curcuminnya untuk kunyit adalah 55,93 ppm dan jahe adalah 4,6 ppm. Aktivitas antioksidan pada kunyit dan jahe ternyata lebih tinggi dibandingkan dengan tocopherol. Hanumanthappa Manjunatha dan Krishnapura Srinivasan (2008) bahkan menyebutkan bahwa kunyit dan Lombok merah tidak hanya mengandung antioksidan tetapi juga dapat menurunkan kolesterol darah khususnya kolesterol LDL. Tangkanakul et al., 2009, dalam laporannya telah menghitung secara kuantitatif kandungan polyphenol dan antioksidan yang ada pada bumbu yang dipakai masakan Thailand dan ternyata beberapa bumbu memiliki persamaan dengan bumbu yang dipakai di Bali. Ekstrak bawang merah dan bawang putih ternyata mampu secara siginifikan menghambat peroksidasi lemak (Leelarungrayub et al., 2006, Yin, Shu dan Chang, 2006), bahkan Yin, Shu dan Chang secara lebih eksplisit menyebutkan tempat penghambatan peroksidasi lemak tersebut yaitu di multilamellar phosphatidylcholine liposomes dan human RBC membranes. Minyak kelapa yang diolah dengan pemanasan secara tradisional besar kemungkinan bersifat lebih stabil dibandingkan dengan minyak kelapa yang
63
diolah secara fermentasi (Virgin Coconut Oils) (Seneviratne, 2008). Beberapa bumbu yang lain belum diketahui kandungan antioksidannya. Dari hasil penelitian pendahuluan yang dilakukan oleh Indraguna (2009) diperoleh kandungan zat aktif dari bumbu adalah senyawa mengandung terpenoid, polifenol dan flavonoid. Aktivitas antioksidan secara invitro diperoleh dapat dilihat pada tabel 2.4. Tabel 2.4. Aktivitas Antioksidan pada Bumbu Babi Guling Mentah dan Matang pada Konsentrasi yang Berbeda KONSENTRASI
BUMBU MENTAH
BUMBU MATANG
5 menit (%)
60 menit (%)
5 menit (%)
60 menit (%)
8000 ppm
109,01
116,18
131,09
251,93
1000 ppm
50,50
66,34
62,04
55,63
100 ppm
27,66
34,13
32,38
43,13
Dari tabel di atas dapat disimpulkan bahwa kemampuan bumbu sebagai anti radikal bebas pada konsentrasi 8000 ppm mencapai di atas 100%, bahkan dalam bumbu matang kemampuan meredam radikal bebas mencapai 250% pada menit ke enampuluh. Pada konsentrasi 1000 ppm, kemampuan meredamnya masih mencapai 50% ke atas, dan kemampuan bumbu matang sebagai anti radikal bebas lebih tinggi dibandingkan dengan bumbu yang mentah (Indraguna, 2009).
