20
IV.
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Tingkat Proliferasi Berdasarkan Population Doubling Time (PDT) Population Doubling Time (PDT) adalah waktu yang diperlukan oleh populasi sel untuk menjadikan jumlahnya dua kali dari jumlah semula. Semakin kecil nilai PDT menandakan semakin cepat proliferasi sel yang terjadi. Hasil PDT kultur sel tulang yang diberi perlakuan ekstrak batang sipatah-patah (Cissus quadrangula Salisb.). dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1
Ket:
Proliferation Doubling Time (PDT) sel tulang pada kultur yang diberi ekstrak batang sipatah-patah (Cissus quadrangula Salisb.) (hari) Perlakuan PDT Kontrol positif
2.34 ± 0.22a
Kontrol negatif
3.57 ± 0.40b
CQ 0.3
2.18 ± 0.12a
CQ 0.6
2.39 ± 0.25a
CQ 1.2
2.55 ± 0.35a
Huruf superskrip yang berbeda pada kolom yang sama menunjukkan adanya perbedaan nyata (P<0,05). Kontrol negatif (mDMEM); kontrol positif (mDMEM+Dexamethason 10-8 M); ekstrak batang Sipatah-patah (Cissus quadrangula Salisb. atau CQ) CQ 0.3 (mDMEM+CQ 0.3 mg/mL); CQ 0.6 (mDMEM+0.6 mg/mL); CQ 0.3 (mDMEM+CQ 1.2 mg/mL).
Nilai PDT pada kontrol negatif dan kontrol positif adalah 3.57 ± 0.40 hari dan 2.34 ± 0.22hari, sedangkan nilai PDT pada pemberian ekstrak CQ 0.3, CQ 0.6, dan CQ 1.2 masing-masing adalah 2.18 ± 0.12 hari, 2.39 ± 0.25 hari, dan 2.55 ± 0.35 hari. Menurut Binderman et al. (1974), sel tulang memiliki PDT sekitar 2-4 hari. Pemberian ekstrak batang tanaman sipatah-patah (Cissus quadrangula Salisb.) pada kultur sel tulang dengan konsentrasi CQ 0.3, CQ 0.6, dan CQ 1.2 menurunkan nilai PDT jika dibandingkan dengan kontrol negatif (P<0.05). Hal ini sejalan dengan kontrol positif yang juga menunjukkan terjadinya penurunan nilai PDT. Nilai PDT yang semakin kecil menandakan pemberian ekstrak dapat meningkatkan terjadinya proliferasi pada sel tulang yang dikultur. Hal ini sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh Potu et al. (2009), penambahan ekstrak
21
Cissus quadrangulais Linn. pada kultur sumsum tulang menyebabkan terjadinya proliferasi bone marrow mesenkhimal stem cell (MSCs). Salah satu komponen yang terkandung dalam ekstrak batang sipatah-patah adalah fitoestrogen (Sabri 2011). Senyawa fitoestrogen tersebut antara lain isoflavon, lignin, coumestan, triterpen, asiklik, dan glicoides (Jainu dan Devi 2006). Isoflavon memiliki kemampuan dalam mengikat reseptor estrogen β dalam osteoblas dan menstimulasi proliferasi osteoblas (Yamaguchi 2002). Selain itu, menurut Rachman et al. (1996) fitoestrogen mampu meningkatkan produksi insulin-like growt factor (IGF-1) yang memiliki hubungan positif terhadap pembentukan massa tulang. IGF-1 merupakan protein yang menyerupai hormon insulin endogen dan berperan penting dalam pertumbuhan dan metabolisme sel. IGF-1 juga berperan dalam proliferasi sel dan menghambat kematian sel (LeRoith et al. 1992). Kandungan fitoestrogen yang terdapat dalam ekstrak batang sipatahpatah (Cissus quadrangula Salisb.) dipercaya dapat meningkatkan proliferasi sel tulang yang dikultur.
4.2
Diferensiasi Sel Tulang Diferensiasi merupakan proses transformasi sel menjadi bentuk matang dan
memiliki fungsi khusus. Dalam hal ini terjadi proses diferensiasi dari osteoblas menjadi osteosit. 4.2.1 Diameter Osteoblas dan Osteosit Sel tulang yang dikultur dengan penambahan ekstrak batang sipatah-patah (Cissus quadrangula Salisb.). dapat dilihat pada Gambar 5.
a
b
c
d
Gambar 5 Morfologi sel tulang dalam kultur. (A) Osteoblas, (B) Osteoblas mengecil, (C) Osteosit, (D) Osteosit muda. Pewarnaan HE. Bar: 20µm.
22
Osteoblas merupakan sel yang berbentuk kubus atau kolumnar dalam keadaan aktif sedangkan dalam keadaan tidak aktif osteoblas akan berbentuk pipih (Einhorn 1996; Kierszenbaum 2002). Sedangkan osteosit merupakan sel dewasa yang memiliki aparatus golgi dan retikulum endoplasma kasar yang lebih sedikit tetapi memiliki jumlah lisosom yang lebih banyak serta osteosit memiliki penjuluran pada sitoplasma (Stevenson dan Marsh 1992). Diameter osteoblas dan osteosit pada masing-masing perlakuan dapat dilihat pada Tabel 2. Tabel 2 Diameter osteoblas dan osteosit yang tumbuh dalam medium yang diberi ekstrak batang sipatah-patah (Cissus quadrangula Salisb.) (µm) Perlakuan Osteoblas Osteosit Kontrol positif
19.51 ± 2.08a
12.33 ± 1.01b
Kontrol negatif
20.46 ± 3.20b
11.60 ± 1.84a
19.50 ± 1.72a
12.16 ± 1.02b
CQ 0.6
19.24 ± 1.70a
12.54 ± 1.25b
CQ 1.2
19.75 ± 2.38ab
12.56 ± 0.71b
CQ 0.3
Ket : Huruf superskrip yang berbeda pada kolom yang sama menunjukkan adanya perbedaan nyata (P<0.05).
Diameter osteoblas pada perlakuan CQ 0.3, CQ 0.6, dan CQ 1.2 berturutturut adalah 19.50 ± 1.72 µm, 19.24 ± 1.70 µm, dan 19.75 ± 2.38 µm. Osteoblas memiliki diameter antara 20-30 µm (Kierszenbaum 2002). Diameter osteoblas pada kultur yang diberi ekstrak lebih kecil (Gambar 5B) dibandingkan dengan diameter osteoblas pada kontrol negatif (Gambar 5A) yang memiliki diameter sebesar 20.46 ± 3.20. Diameter osteosit pada perlakuan CQ 0.3, CQ 0.6, dan CQ 1.2 berturut-turut adalah 12.16 ± 1.02 µm, 12.54 ± 1.25 µm, dan 12.56 ± 0.71 µm. Osteosit memiliki ukuran sekitar 9-20 µm (Kogianni dan Noble 2007). Berbeda dengan osteoblas, diameter osteosit pada kultur dengan penambahan ekstrak tanaman sipatah-patah (Gambar 5D) lebih besar (P<0.05) dibandingkan diameter osteosit pada kontrol negatif (Gambar 5C). Adanya penurunan diameter osteoblas
23
dan perbedaan diameter antar osteosit pada medium yang diberi penambahan ekstrak dapat menunjukkan terjadinya proses diferensiasi sel. Transformasi osteoblas menuju osteosit melibatkan perubahan morfologi seperti penurunan ukuran sel, peningkatan proses intraseluler, dan perubahan dalam organel-organel intraseluler (Palumbo 1986). Sel pada tahapan diferensiasi antara osteoblas menuju osteosit salah satunya disebut dengan osteosit muda atau preosteosit. Sel ini berukuran lebih besar dibandingkan osteosit matang dan memiliki aparatus golgi yang berkembang dengan sangat baik (Dallas dan Bonewald 2010). Beberapa studi menunjukkan bahwa tergantung pada tipe tulang dan aktivitas serta ukuran dari osteoblas yang dapat menyebabkan ukuran osteosit berbeda-beda. Osteosit yang baru tertanam dalam tulang dapat bervariasi dalam bentuk dan ukuran. Hal ini tergantung pada umur masing-masing osteosit dan tingkat kematangan osteosit (Dallas dan Bonewald 2010).
4.2.2 Komposisi Jumlah Osteoblas dan Osteosit Banyak faktor yang dapat menimbulkan ekspresi dari sifat osteoblas dalam kultur antara lain medium kultur yang digunakan, waktu kultur dan adanya komponen yang dapat menyebabkan sel berproliferasi dan berdiferensiasi. Komponen tersebut antara lain dapat berupa hormon maupun faktor pertumbuhan. Komposisi jumlah osteoblas dan osteosit dalam kultur dapat dilihat pada Tabel 3 berikut. Tabel 3 Persentase osteoblas dan osteosit yang tumbuh dalam medium yang diberi ekstrak batang sipatah-patah (Cissus quadrangula Salisb.) (%) Perlakuan Osteoblas Osteosit Kontrol positif
82.73 ± 4.07b
17.27 ± 4.07a
Kontrol negatif
83.41 ± 2.91b
16.58 ± 2.91a
CQ 0.3
69.00 ± 11.26ab
30.99 ± 11.26ab
CQ 0.6
62.90 ± 15.93a
37.09 ± 5.93b
CQ 1.2
72.64 ± 7.19ab
27.34 ± 7.19ab
Ket : Huruf superskrip yang berbeda pada kolom yang sama menunjukkan adanya perbedaan nyata (P<0.05).
24
Pemberian ekstrak pada dosis CQ 0.6 menunjukkan persentase jumlah osteoblas terendah yakni sebesar 62.90 ± 15.93 dan persentase jumlah osteosit tertinggi sebesar 37.09 ± 15.93. Dibandingkan dengan kontrol positif dan negatif, persentase osteoblas pada dosis CQ 0.6 secara signifikan menurun dan persentase osteosit semakin meningkat (P<0.05). Hal ini dapat menunjukkan bahwa pemberian
ekstrak
batang
sipatah-patah
(Cissus
quadrangula
Salisb.)
menginduksi terjadinya proses diferensiasi osteoblas menjadi osteosit. Osteosit merupakan sel akhir dari diferensiasi osteoblas dan bukan sel hasil proliferasi dari osteoblas (Kogianni dan Noble 2007). Proporsi dari osteoblas dipengaruhi antara lain oleh spesies hewan, umur, tipe tulang, hormon dan status penyakit (Dallas dan Bonewald 2010). Isoflavon yang terkandung dalam fitoestrogen akan berikatan dengan reseptor estrogen β yang terdapat pada osteoblas dan menginduksi terjadinya proses diferensiasi osteoblas melalui aktivasi transforming-growth factor β (TGFβ) (Kim et al. 1998). TGF-β merupakan salah satu protein yang berfungsi sebagai faktor pertumbuhan yang berperan dalam proliferasi, determinan, diferensiasi, motilitas dan kematian sel. TGF-β akan mempengaruhi kerja enzim tirosin kinase yang merupakan enzim penting dalam pertumbuhan dan diferensiasi sel (Massague 1998). Menurut Pradel et al. (2008), kandungan vitamin C dapat mengoptimalkan peningkatan diferensiasi sel tulang yang dikultur. Oleh karena itu, kandungan isoflavon dan vitamin C yang terdapat dalam ekstrak tanaman sipatah-patah dapat menginduksi terjadinya proses diferensiasi osteoblas menjadi osteosit pada kultur. Hal ini sejalan dengan penelitian yang dilakukan Potu et al. (2009), bahwa penambahan ekstrak Cissus quadrangularis Linn. ke dalam kultur bone marrow mesenkhimal stem cell (MSCs) dapat menstimulasi proliferasi dan diferensiasi MSCs menjadi osteoblas. Diferensiasi MSCs menjadi osteoblas melalui jalur Wnt-LRP-β-catenin. Wnt-signaling pathway merupakan protein yang berperan dalam perkembangan embrio dan diferensiasi sel bekerja sama dengan low density lipoprotein receptor related protein 5 (LRP5) dan β-catenin (Akiyama 2000). Berdasarkan data-data yang diperoleh, pemberian ekstrak batang sipatahpatah (Cissus quadrangula Salisb.) dapat
meningkatkan
proliferasi dan
25
diferensiasi terhadap sel tulang tikus yang dikultur. Kandungan fitoestrogen yang berasal dari ekstrak dapat meningkatkan proliferasi osteoblas dan meningkatkan diferensiasi osteoblas menjadi osteosit sehingga pembentukan tulang dapat terjadi dengan cepat dan kepadatan tulang juga akan semakin meningkat. Hal ini sejalan dengan penelitian Sabri (2011) yang dilakukan secara in vivo yakni pemberian ekstrak batang sipatah-patah (Cissus quadrangula Salisb.) dapat meningkatkan kepadatan tulang, pertambahan panjang tulang femur, dan peningkatan bobot badan pada tikus prapubertas. Kandungan kalsium serta fosfor yang tinggi juga dapat digunakan dalam pembentukan tulang sehingga kepadatan tulang akan meningkat. Tingginya kadar kalsium dalam darah akan memicu kerja kelenjar thiroid dalam penyimpanan kalsium ke dalam tulang. Selain itu, dapat menekan kerja kelenjar parathiroid dalam mengaktivasi kerja osteoklas dalam perombakan tulang. Kepadatan tulang yang didapat selama masa pertumbuhan merupakan faktor yang menentukan terjadinya kasus osteoporosis di kemudian hari. Individu dengan kepadatan tulang yang tinggi pada masa pertumbuhan sampai masa premenopause akan terhindar dari osteoporosis pada masa pascamenopause (Compston et al. 1993).
