TESIS
PEMBERIAN KOMBUCHA TEA MENURUNKAN JUMLAH OSTEOKLAS SERTA MENINGKATKAN JUMLAH OSTEOBLAS DAN DENSITAS TULANG FEMUR TIKUS WISTAR
NI WAYAN ARNI SARDI NIM 1290761026
PROGRAM MAGISTER PROGRAM STUDI ILMU BIOMEDIK PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR 2015
i
PEMBERIAN KOMBUCHA TEA MENURUNKAN JUMLAH OSTEOKLAS SERTA MENINGKATKAN JUMLAH OSTEOBLAS DAN DENSITAS TULANG FEMUR TIKUS WISTAR
Tesis untuk Memperoleh Gelar Magister Pada Program Magister, Program Studi Ilmu Biomedik Program Pascasarjana Universitas Udayana
NI WAYAN ARNI SARDI NIM 1290761026
PROGRAM MAGISTER PROGRAM STUDI ILMU BIOMEDIK PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR 2015
ii
Lembar Pengesahan
TESIS INI TELAH DISETUJUI TANGGAL …………..
Pembimbing I
Pembimbing II
Dr. dr. I Dewa Made Sukrama, M.Si, Sp.MK (K) NIP. 195810101987011002
Dr. dr. Bagus Komang Satriyasa, M.Repro NIP. 196404171996011001
Mengetahui
Ketua Program Studi Ilmu Biomedik Program Pascasarjana Universitas Udayana,
Direktur Program Pascasarjana Universitas Udayana
Dr. dr. Gde Ngr. Indraguna Pinatih, M.Sc, Sp.GK NIP. 195805211985031002
Prof. Dr. dr. A.A. Raka Sudewi, Sp.S(K) NIP. 195902151985102001
iii
Tesis Ini Telah Diuji pada Tanggal 8 Juni 2015
Panitia Penguji Tesis Berdasarkan SK Rektor Universitas Udayana, …………………………………
Ketua : Dr. dr. I Dw. Md. Sukrama, M.Si, Sp.MK (K) Anggota: 1. 2. 3. 4.
Dr. dr. Bagus Komang Satriyasa, M.Repro Prof.Dr.dr. J. Alex Pangkahila, M.Sc., Sp.And Dr. dr. I Wayan Putu Sutirta Yasa, M.Si Dr. Ni Nengah Dwi Fatmawati, Sp.MK, Ph.D
iv
KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN UNIVERSITAS UDAYANA PROGRAM MAGISTER ILMU BIOMEDIK PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS UDAYANA Alamat: Sekretariat Pascasarjana Universitas Udayana. – Jl. Panglima Sudirman Denpasar, Bali Tel. 0361-7475076, 742521. Fax 0361-246656, 223797. email.
[email protected]
SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT
Nama
:
drg. Ni Wayan Arni Sardi
NIM Program Studi
: :
1290761026 Magister Ilmu Biomedik (Ilmu Kedokteran Dasar)
Judul
:
Pemberian Kombucha Tea Menurunkan Jumlah Osteoklas serta Meningkatkan Jumlah Osteoblas dan Densitas Tulang Femur Tikus Wistar
Dengan ini menyatakan bahwa karya ilmiah Tesis ini bebas plagiat. Apabila di kemudian hari terbukti terdapat plagiat dalam karya ilmiah ini, maka saya bersedia menerima sanksi sesuai peraturan Mendiknas RI No. 17 tahun 2010 dan peraturan Perundang – undang yang berlaku.
Denpasar, 4 Juni 2015 Yang membuat pernyataan,
(Ni Wayan Arni Sardi)
v
UCAPAN TERIMA KASIH
Pertama-tama puji syukur penulis panjatkan kehadirat Ida Sang Hyang Widhi Wasa, TuhanYang Maha Esa, karena atas karunia-Nya, penulis dapat menyelesaikan tesis dengan judul : “Pemberian Kombucha Tea Menurunkan Jumlah Osteoklas serta Meningkatkan Jumlah Osteoblas dan Densitas Tulang Femur Tikus Wistar”. Selama penyusunan tesis ini, penulis banyak mendapatkan dorongan, petunjuk, bimbingan dan bantuan baik materi, tenaga, fasilitas maupun hasil pemikiran dari berbagai pihak. Dengan penuh rasa hormat dan segala kerendahan hati, penulis menyampaikan ucapan terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada : Dr. dr. I Dw. Made Sukrama, M.Si., Sp.MK(K), selaku pembimbing pertama dan Dr. dr. Bagus Komang Satriyasa, M.Repro, selaku pembimbing kedua atas segala bimbingan dan arahannya yang diberikan dengan penuh perhatian dan kesabaran, serta memberikan motivasi dari awal hingga akhir tugas ini, sehingga penulis dapat terus belajar dan melakukan yang terbaik.
Prof. Dr. dr. J. Alex Pangkahila, MSc., Sp.And ; Dr. dr. I Wayan Putu Sutirta Yasa, M.Si ; dan dr. Ni Nengah Dwi Fatmawati, Sp.MK, Ph.D selaku penguji tesis yang telah memberikan masukan, saran, sanggahan dan koreksi yang sangat membangun sehingga tesis ini dapat terwujud.
Rektor Universitas Udayana Prof. Dr. dr. Ketut Suastika, Sp.PD (KEMD). Ucapan terimakasih penulis sampaikan juga kepada Prof. Dr. dr. A. A. Raka Sudewi, SpS(K), Direktur Program Pascasarjana Universitas Udayana dan Ketua Program vi
Biomedis Dr. dr. Gde Ngurah Indraguna Pinatih, M.Sc, Sp.GK, atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti pendidikan Program Magister di Universitas Udayana.
Rektor Universitas Mahasaraswati Dr. Drs. I Made Sukamerta, M.Pd dan drg. Putu Ayu Mahendri, M.Kes, Dekan Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Mahasaraswati atas ijin dan fasilitas yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti program magister.
Kepala Bagian Mikrobiologi, Kepala Bagian Farmakologi FK Univeritas Udayana serta Bagian Patologi Anatomi FKH Universitas Udayana yang telah memberikan kesempatan menggunakan fasilitas yang ada sehingga membantu penulis menyelesaikan penelitian ini.
Seluruh dosen dan staf pada Program Magister Biomedik Universitas Udayana yang telah memberikan banyak ilmu dan pengetahuan selama perkuliahan.
Teman-teman di FKG Universitas Mahasaraswati Denpasar, khususnya bagian Periodonsia yang telah memberikan kesempatan dan dukungan pada saat menempuh pendidikan.
Terimakasih yang sedalam-dalamnya kepada Ayah tercinta, I Nyoman Sardi dan Ibu tercinta, Ni Wayan Purni yang telah penuh kasih, mengantarkan penulis menerima semua karunia Tuhan dengan penuh rasa syukur.
Akhirnya penulis sampaikan terimakasih kepada suami tercinta, I Made Putra Widiarta serta putra-putri kecilku Ni Putu Arci Pratiwi dan I Made Ardi Putra yang
vii
dengan penuh pengorbanan telah memberikan kesempatan, dukungan dan semangat kepada penulis untuk lebih berkonsentrasi menyelesaikan tesis ini. Penulis juga ingin menyampaikan terimakasih kepada teman-teman mahasiswa Ilmu Kedokteran Dasar yang selalu memberikan motivasi, doa dan dukungan selama melewati masa-masa sulit. Semoga Ida Sang Hyang Widhi Wasa selalu melimpahkan rahmat-Nya kepada semua pihak yang telah membantu pelaksanaan dan penyelesaian tesis ini, yang tidak dapat penulis sebutkan secara lengkap satu-persatu. Jika terdapat kesalahan dan kekurangan dalam penulisan tesis ini mohon mendapat perhatian agar disampaikan kritik dan sarannya.
Denpasar, Juni 2015 Penulis
viii
ABSTRAK PEMBERIAN KOMBUCHA TEA MENURUNKAN JUMLAH OSTEOKLAS SERTA MENINGKATKAN JUMLAH OSTEOBLAS DAN DENSITAS TULANG FEMUR TIKUS WISTAR Osteoporosis adalah suatu keadaan yang menyebabkan tulang kehilangan massa tulang, mengubah mikroarsitektur jaringan tulang sampai melewati ambang batas sehingga tulang menjadi rapuh dan akibatnya tulang akan mudah patah. Beberapa penelitian melaporkan adanya efek stress oksidatif terhadap diferensiasi dan fungsi osteoklas serta pengaruhnya terhadap peningkatan kehilangan massa tulang. Salah satu penyebab stress oksidatif adalah adanya Reactive Oxygen Species (ROS). Produksi ROS yang merupakan radikal bebas dapat menyebabkan peningkatan aktivasi osteoklas, osteoklastogenesis dan menghambat aktivasi osteoblas. Kombucha tea memiliki efek antioksidan yang dapat menangkap dan mendetoksifikasi molekul ROS. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pemberian Kombucha tea hasil fermentasi 14 hari mempengaruhi jumlah osteoklas, jumlah osteoblas dan densitas tulang femur tikus wistar. Penelitian ini merupakan penelitian eksperimental murni dengan metode Randomized Post Test Control Group Design. Subjek penelitian terdiri dari 32 tikus wistar jantan berumur 3 bulan dibagi menjadi 2 kelompok yaitu kelompok kontrol mendapatkan pemberian akuades selama 30 hari dan kelompok perlakuan dengan pemberian Kombucha tea sebanyak 8 ml selama 30 hari. Pada hari ke-31 tikus dieutanasia untuk pengambilan jaringan tulang femur dan dibuat preparat histologi dengan pengecatan HE (Harris Hematoxylin-Eosin). Data yang diperoleh dianalisis, dilakukan uji normalitas dengan Shapiro-Wilk dan dilanjutkan dengan independent t-test. Hasil menunjukkan bahwa rerata jumlah osteoklas kelompok perlakuan Kombucha tea hasil fermentasi 14 hari (5,44± 1,548 sel per 5 lapang pandang) lebih rendah secara signifikan dengan kelompok kontrol (12,81 ± 1,797 sel per 5 lapang pandang). Rerata jumlah osteoblas kelompok perlakuan Kombucha tea hasil fermentasi 14 hari (143,06± 14,378 sel per 5 lapang pandang) lebih tinggi secara signifikan dibandingkan kelompok kontrol (106,56 ± 8,801 sel per 5 lapang pandang). Rerata densitas tulang femur kelompok perlakuan Kombucha tea hasil fermentasi 14 hari (381,712 ± 5,890 µm)lebih tinggi secara signifikan dibandingkan densitas tulang femur kelompok kontrol (282,783 ±5,347 µm). Uji perbandingan antara kelompok kontrol dan kelompok perlakuan dengan independent t-test menunjukkan bahwa terdapat perbedaan bermakna jumlah osteoklas, jumlah osteoblas dan densitas tulang femur tikus wistar jantan (p<0,05). Penelitian ini menyimpulkan bahwa pemberian Kombucha tea menurunkan jumlah osteoklas serta meningkatkan jumlah osteoblas dan densitas tulang femur tikus wistar. Studi lebih lanjut diperlukan untuk penelitian substansi aktif dalam Kombucha tea dalam hubungannya dengan aktivitas osteoklas dan osteoblas. Kata kunci : Kombucha tea, osteoporosis, osteoklas, osteoblas, densitas tulang
ix
ABSTRACT ADMINISTRATION OF KOMBUCHA TEA DECREASED THE OSTEOCLAST NUMBER AND INCREASED THE OSTEOBLAST NUMBER AND FEMUR BONE DENSITY OF WISTAR RAT Osteoporosis is a condition that causes loss of bone mass and changes of bone microarchitecture over the threshold so that bones become fragile and at the end resulting broken bone. Several studies have reported the presence of oxidative stress effects on osteoclast differentiation and function as well as its influence on the increase in bone loss. One of the oxidative stress causes is the presence of Reactive Oxygen Species (ROS). ROS take important roles in osteoclast activation, osteoclastogenesis and activation of osteoblasts inhibition. Kombucha tea has antioxidant effects that can capture and detoxify molecules of ROS. This study was conducted to determine Kombucha tea fermented on 14 days affect the number of osteoclasts , the number of osteoblasts and bone density in the femur of wistar rat. This research was a purely experimental method with Randomized Post Test Control Group Design. Subjects consisted of 32 of 3 – month male wistar rats were divided into 2 groups. Control group received aquadest for 30 days, on the other hand the treatment group were treated by 8 ml of Kombucha tea for 30 days . On the 31st day, rats were euthanized for tissue sampling and histological preparation of femur bone and subjected for by HE staining (Harris Hematoxylin - eosin). The data were analyzed, tested with the Shapiro - Wilk for normality test and followed by independent t - test. The results showed that the mean of osteoclasts number at the treatment group (5.44 ± 1,548 cells per 5 field of view) was significantly lower than that of the control group (12.81 ± 1,797 cells per 5 field of view). The mean of osteoblasts number at the treatment group (143.06 ± 14.378 cells per field of view 5) was significantly higher than that of the control group (106.56 ± 8.801 cells per 5 field of view). The mean of the femur bone density at the treatment group (381.712 ± 5.890 m) was significantly higher than that of the control group (282.783 ± 5.347 m). The test results based on comparison between the control group and treatment group with independent t-test showed that there were significant differences in osteoclasts number, osteoblasts number and bone density in femur of wistar rats (p<0.05). This study concluded that administration of Kombucha tea decreased osteoclasts number and increased osteoblasts number and bone density in the femur of wistar rat. Further study on active substance of Kombucha tea on osteoclast and osteoblast activity is needed to be investigated. Keywords : Kombucha tea, osteoporosis, osteoclast, osteoblast, bone density
x
DAFTAR ISI SAMPUL DALAM ……………………………………………………………….. i LEMBAR PRASYARAT GELAR ………………………………………….…….. ii LEMBAR PENGESAHAN………………………………………………………...iii PENETAPAN PANITIA PENGUJI ……………………………………………….iv SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT …………………………………......v UCAPAN TERIMA KASIH ……………………………………………………….vi ABSTRAK …………………………………………………………………………ix ABSTRACT ……………………………………………………………………….. x DAFTAR ISI ……………………………………………………………………….xi DAFTAR GAMBAR ……………………………………………………………....xiii DAFTAR TABEL ……………………………………………………………….....xiv DAFTAR LAMPIRAN ………………………………………………………….....xv DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG ……………………………………. ..xvi BAB I PENDAHULUAN …………………………………………………………. 1 1.1 Latar Belakang ……………………………………………………........ 1 1.2 Rumusan Masalah ……………………………………………………... 5 1.3 Tujuan Penelitian …………………………………………………........ 5 1.3.1
Tujuan umum ……………………………………………... 5
1.3.2
Tujuan khusus …………………………………………….. 5
1.4 Manfaat Penelitian …………………………………………………….. 6 1.4.1
Manfaat akademik ……..…………………………………. 6
1.4.2
Manfaat praktis ……………………………………………. 6
xi
BAB II KAJIAN PUSTAKA ……………………………………………………… 7 2.1 Osteoporosis ………………………………………………………….... 7 2.1.1 Penyebab osteoporosis……….……………………………… 9 2.1.2 Jenis-jenis osteoporosis ……………………………………...11 2.1.3 Pengobatan osteoporosis ……………………………………..12 2.2 Struktur Tulang ………………………………………………………...14 2.2.1 Osteoblas ……………………………………………………..15 2.2.2 Osteoklas ……………………………………………………..16 2.2.3 Proses pembentukan tulang ………..…………………………18 2.2.4 Densitas tulang …………………….…………………………20 2.3 Kombucha tea ……………………………………………………........ 21 2.3.1 Sejarah ………………………………………………………..21 2.3.2 Kandungan …………………………………………………... 23 2.3.3 Manfaat ……………………………………………………… 26 2.3.4 Proses fermentasi …………………………………………… 26 2.4 Tikus wistar ………………………………………………………….. 27
BAB III KERANGKA BERPIKIR, KONSEP DAN HIPOTESIS PENELITIAN…28 3.1 Kerangka berpikir ……………………………………………………... 28 3.2 Konsep ………………………………………………………………… 29 3.3 Hipotesis penelitian …………………………………………………… 30
xii
BAB IV METODE PENELITIAN ………………………………………………... 31 4.1 Rancangan penelitian ………………………………………………...... 31 4.2 Tempat dan waktu penelitian ………………………………………...... 32 4.2.1 Tempat penelitian …………………………………………… 32 4.2.2 Waktu penelitian …………………………………………...... 32 4.3 Penentuan sumber data ………………………………………………... 32 4.3.1 Besar sampel ………………………………………………… 32 4.3.2 Kriteria sampel ……………………………………………… 33 4.4 Variabel penelitian …………………………………………………..... 34 4.4.1 Klasifikasi variabel ………………………………………...... 34 4.4.2 Hubungan antar variabel …………………………………...... 34 4.4.3 Definisi operasional variabel ……………………………....... 35 4.5 Bahan dan alat penelitian ……………………………………………... 36 4.5.1 Bahan penelitian …………………………………………….. 36 4.5.2 Alat penelitian ……………………………………………..... 36 4.6 Prosedur penelitian ……………………………………………………. 37 4.6.1 Alur penelitian ………………………………………………. 37 4.6.2 Prosedur pemeliharaan tikus ………………………................ 38 4.6.3 Prosedur pemberian Kombucha tea …………………………. 38 4.6.4 Prosedur dekapitasi tulang femur ……………………... …… 38 4.6.5 Prosedur pembuatan preparat histologi ……………………... 39 4.6.6 Prosedur pembacaan preparat histologi ………………………40 4.7 Analisis data ………………………………………………………….... .41
xiii
BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN .......................................................... …….43 5.1 Analisis deskriptif ..................................................................... … .... ……. 43 5.2 Uji normalitas data ..................................................................... …….……. 45 5.3 Uji homogenitas data ................................................................. … .... ……. 46 5.4 Uji komparabilitas ...................................................................... … .... ……. 46 5.4.1 Analisis komparabilitas jumlah osteoklas ....................... … .... …….46 5.4.2 Analisis komparabilitas jumlah osteoblas ....................... … .... ……. 47 5.4.3 Analisis komparabilitas densitas tulang femur ……………………...48
BAB VI SIMPULAN DAN SARAN .............................................................. …….52 6.1 Simpulan ............................................................................................ …….52 6.2 Saran ................................................................................................... …….52
DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………………………... 53 LAMPIRAN –LAMPIRAN ……………………………………………………….. 56
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Mikrograph tulang normal dan tulang yang mengalami osteoporosis …. ..8 Gambar 2.2 Mikrograph tulang normal dan tulang yang mengalami osteoporosis ……9 Gambar 2.3 Fotomikrograph potongan sagital sendi bahu ...…………………………14 Gambar 3.1 Kerangka konsep ………………………………………………………...29 Gambar 4.1 Rancangan penelitian ……………………………………………...….. ...31 Gambar 4.2 Hubungan antar variabel ……………………………………………… ...34 Gambar 4.3 Alur penelitian ………………………………………………………… ..37
xv
DAFTAR TABEL
5.1 Analisis deskriptif jumlah osteoklas, osteoblas dan densitas
tulang femur antar kelompok……………………………….....…. ……. 44 5.2 Hasil uji normalitas data jumlah osteoklas antar kelompok ……………. 45 5.3 Hasil uji normalitas data jumlah osteoblas antar kelompok ……………. 45 5.4 Hasil uji normalitas data densitas tulang femur antar kelompok ...…….. 45 5.5 Hasil uji homogenitas data osteoklas, osteoblas dan densitas tulang femur antar kelompok ………………………………………….. 46 5.6 Rerata jumlah osteoklas antar kelompok ………………………………. 46 5.7 Rerata jumlah osteoblas antar kelompok ………………………………. 47 5.8 Rerata densitas tulang femur antar kelompok ………………………….. 48
xvi
DAFTAR SINGKATAN
1. CT : Calcitonin 2. EC : epicatechin 3. EGC
: epigallocatechin
4. ECG
: epicatechin gallate
5. EGCG
: epigallocatechin gallate
6. TF
: theaflavin
7. TR
: thearubigins
8. IL-6
: Interleukin-6
9. M-CSF
: Macrophage-Colony Stimulating Factor
10. OPG
: Osteoprotegrin
11. PTH
: Parathyroid Hormone
12. RANKL
: Receptor Activator Of Nuclear Factor-κB Ligand
13. TNF
: Tumor Necrosis Factor
14. ROS
: Reactive Oxygen Species
15. ERK
: Extracellular signal-regulated kinase
xvii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Keterangan Laik Etik ………………………………………………… 56 Lampiran 2 Hasil Uji Fitokimia Kombucha tea……………………………………. 57 Lampiran 3 Hasil Penelitian Pendahuluan ………………………………………... 59 Lampiran 4 Dokumentasi penelitian ………………………………………………..60 Lampiran 5 Gambaran histologis osteoklas, osteoblas antar kelompok…………….61 Lampiran 6 Gambaran histologis densitas tulang antar kelompok …………………62 Lampiran 7 Hasil Penghitungan SPSS Data Hasil Penelitian ……………………....63
xviii
