PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah Prevalensi
DIABETES Terapi
Prevalensi
•Jumlah penderita saat ini 180 juta jiwa •Kematian 1,1 juta, 50% <70 tahun •80% terjadi di negara berkembang •10 tahun ke depan meningkat 50% (WHO Fact Sheet, 2006)
Diabetes Mellitus Diabetes mellitus adalah kelompok gangguan metabolik ditandai oleh hiperglikemia yang berhubungan dengan abnormalitas metabolisme karbohidrat, lemak, protein yang disebabkan oleh
kurangnya sekresi insulin, sensitifitas insulin, atau keduanya Disebabkan oleh : •
Kerusakan sel β pankreas • infeksi virus
• autoimun •Defisiensi insulin •Resistensi insulin (Ganong, 2006) •Faktor genetik lainnya
TerapiTujuan:
Glukosa darah ↓ Sekresi insulin ↑ Sensitifitas terhadap insulin ↑ Absorbsi karbohidrat ↓
Macam: Insulin OAD
Efek samping: Berat badan ↑ Resistensi insulin Hipoglikemia Penyakit Kardiovaskular Toleransi
(Schwinghammer, 2003)
Efek farmakologi insulin dalam metabolisme karbohidrat, lemak, dan protein Efek farmakologi : •Uptake glukosa dari darah •Sintesis glikogen hati ↑ •pengambilan asam amino oleh sel ↑ •Glikogenolisis (-) •Glukoneogenesis (-) •Pemecahan lemak (-) •pelepasan asam lemak bebas (-) •pemecahan trigliserida (-) •pemecahan protein (-)
Reseptor Insulin
Struktur tyrosine kinase, enzim yang mengubah gugus fosfat dari ATP menjadi residu tirosin pada protein target di dalam sel
Insulin Signaling Pathways
Protein Tyrosine Phosphatase Peran tyrosine phosphatase pada proses insulin signaling
VANADIL SULFAT Mekanisme: Menghambat PTPase
cegah desensitisasi reseptor insulin
di jaringan target (insulin signaling lebih lama)
Uptake glukosa darah ke jaringan ↑ Glukosa darah ↓
Efek : Glukosa darah ↓ Toleransi glukosa ↑ BERPOTENSI sebagai Insulin plasma ↑ antidiabetic agent Glikogen hati ↑ memperbaiki abnormalitas enzim (Verma, 1998;
PENGARUH TERHADAP PERUBAHAN PDR Health Info, 1999)
JARINGAN OTOT DAN ADIPOSE
Struktur Vanadil Sulfat
Garam dari vanadium Analog fosfat yg menghambat tyrosine phosphatase
insulin signaling lebih lama
Efek secara in vivo : -Menurunkan kadar glukosa darah pada kondisi diabetes mellitus -Memperbaiki keadaan resistensi insulin -Memperbaiki enzim yg berperan pada glikolisis -Stimulasi autofosforilasi reseptor insulin -ikatan reseptor insulin ↑ (Verma, 1998; PDR Health Info,1999)
RUMUSAN MASALAH
Bagaimana perubahan yang terjadi pada jaringan otot dan adipose mencit (Mus musculus) yang menderita diabetes mellitus setelah diinduksi dengan streptozotocin dan mendapatkan terapi vanadil sulfat?
TUJUAN PENELITIAN Mengetahui perubahan struktur jaringan adipose dan jaringan otot mencit yang
menderita diabetes mellitus akibat pemberian vanadil sulfat dengan metode histokimia menggunakan hematoxylin-eosin
MANFAAT PENELITIAN 1. Mengetahui perubahan struktur (morfologi) jaringan otot dan adipose pada keadaan diabetes mellitus dan pengaruh pemberian vanadil sulfat.
2. Memberikan sumbangan di bidang farmasi mengenai obat baru yang bekerja efektif dan lebih spesifik untuk terapi diabetes mellitus. Kerangka Konseptual Diabetes mellitus Diabetes Diabetes mellitus tipe 2 mellitus tipe 1 DefisiensiResistensi insulin insulin Aktivitas PTPase ↑Vanadil sulfat Tyrosine Aktivitas reseptor terfosfatasi ↑insulin ↑ Aktivitas reseptor Aktivitas glucose insulin ↓
transporter ↑ Glikolisis ↓ Lipolisis ↑
Degradasi protein ↑
Glikogenesis ↓ Glikolisis ↑ Glikogenesis ↑ Gikogenolisis ↑ Atropi & nekrosis otot
Ukuran atau jumlah Glikogen di Terjadi atropi sel lemak ↓ di jar. jar. otot ↓ dan nekrosis adipose
↓ Jumlah dan ukuran sel lemak di jar. adipose ↑ Glikogen di jaringan otot ↑
otot
Kerangka operasional Mencit jantan Kontrol (Dapar sitrat)Diabetes (STZ)Kelompok Perlakuan Pada hari ke-1 diberiPada hari ke-1 diberiPada hari ke-1 diberi dapar sitrat STZ 100 mg/kg STZ 100 mg/kg Pada hari ke-14 diberiPada hari ke-14 Pada hari ke-14 diberi dapar sitrat diberi STZ 50 mg/kgSTZ 50 mg/kg hari ke-21 hingga 28 diberi larutan CMC Na Pada hari ke-21 hingga 28 diberi vanadil sulfat dosis 5,30, dan 100 mg/kg BB Glukosa darah diukur pada hari ke-0, 14, 21 dan 28 Pada hari ke-21 atau 28 hewan dibedah, jaringan otot dan adipose diambil, dipreparasi secara histokimia dan diamati pada mikroskop cahaya
METODE PENELITIAN Pengelompokan hewan coba Mencit jantan 1 2 Kelompok Kontrol negatifKontrol positif perlakuan (16 ekor) (16 ekor) (33 ekor) A 4 ekor dibedah pada hari ke-21 B 4 ekor dibedah pada hari ke-28 I 11 ekor diberi vanadil sulfat dosis 5 mg/kg BB II 11 ekor diberi vanadil sulfat dosis 30 mg/kg BB III 11 ekor diberi vanadil sulfat dosis 100 mg/kg BB
Timeline kelompok perlakuan Treatment vanadil Preparasi STZ 100 mg/kg BB STZ 50 mg/kg BB sulfat dosis 5, 30, dan 100 mg/kg histokimia dan analisis
BB histopatologi 0 1142128 Dilakukan pengukuran glukosa darah
Hasil Penelitian Perkembangan diabetes mellitus pada mencit dengan parameter kadar glukosa darah Kadar glukosa darah hari ke- (mg/dL ± SE) Kelompok Kontrol (dapar sitrat) Diabetes (STZ)
0
14
21
153,0 ± 5,5 151,5 ± 4,4
155,7 ± 12,8
176,2 ± 6,0 224,6 ± 9,9
182,8 ± 10,0
F(1,37) = 5,332 p = 0,023 (p < 0,05) dengan uji anova satu arah.
Terjadi DM pada hari ke-21 setelah induksi dengan STZ
Perkembangan berat badan mencit setelah induksi dengan streptozotocin Berat badan mencit (g ± SD) Hari ke Kontrol Diabetes (Dapar sitrat)(STZ) 0 24,6 ± 2,4 26,5 ± 4,7 1 24,8 ± 2,3 26,9 ± 4,4 3 25,1 ± 2,5 26,1 ± 3,6 5 25,4 ± 2,6 25,8 ± 3,5 7 27,3 ± 2,9 27,5 ± 4,9 9 28,0 ± 3,2 28,5 ± 5,1 1128,6 ±3,0 29,2 ± 4,8 1328,0 ± 3,6 29,0 ± 6,0 1427,8 ± 3,5 29,4 ± 5,8 1827,1 ± 3,8 29,2 ± 4,8 2128,1 ± 3,9 30,2 ± 6,8
F(1,37) = 8,571, p = 0,004 dengan uji anova satu arah.
Irirsan membujur islet Langerhans mencit dengan pewarnaan hematoxylin-eosin KONTROLDIABETES MELLITUS
Sel β pankreas rusak oleh induksi STZ, sehingga terjadi atropi islet Langerhans
Irisan penampang otot tungkai belakang mencit menggunakan pewarna hematoxylin-eosin KONTROLDIABETES MELLITUS
Terdapat Irisan membujur
jaringan ikat fibroblas Irisan melintang
KONTROLDIABETES MELLITUS Irisan membujur Irisan melintang
-Atropi serabut otot -Proses nekrosis Irisan penampang jaringan adipose mencit menggunakan
pewarna hematoxylin-eosin KONTROLDIABETES MELLITUS
-Bentuk sel berubah terdapat juluran seperti pseudopodia
- Ukuran sel lebih kecil Pengaruh treatment vanadil sulfat terhadap kadar glukosa darah Kadar glukosa darah hari ke (mg/dL ± SE) Kelompok
# 21
28
## Kontrol ### 176,2 ± 6,0(dapar sitrat) Diabetes 224,6 ± 9,9(STZ) Vanadil Sulfat 228.3 ± 5.7151,0 ± 22.3 5 mg/kg Vanadil Sulfat 228.3 ± 10,0140.7 ± 19.9 30 mg/kg Vanadil Sulfat 266.3 ± 34.3111.3 ± 26.7 100 mg/kg
F(4,43) = 8,004; p = 0,000 # p = 0,007; ## p = 0,000; ### p = 0,000 vs diabetes
Vanadil sulfat menurunkan kadar glukosa
darah secara bermakna pada mencit yang menderita diabetes mellitus Signifikansi kadar glukosa darah kelompok mencit setelah mendapatkan treatment dengan vanadil sulfat berbagai dosis selama 7 hari dibandingkan dengan kelompok diabetes
Perbandingan p Keterangan Diabetes CMC Na - Vanadil Sulfat 5 0,007Bermakna mg/kg Diabetes CMC Na - Vanadil Sulfat 30 mg/kg
0,000Bermakna Diabetes CMC Na - Vanadil Sulfat 100
0,000Bermakna mg/kg
Irisan penampang membujur jaringan otot tungkai belakang mencit setelah treatment dengan vanadil sulfat menggunakan pewarna hematoxylin-eosin
Jaringan ikat berkurang setelah STZSTZ + VS 5mg/kg
treatment dengan vanadil sulfat berbagai dosis. STZ + VS 30mg/kgSTZ + VS 100mg/kg
STZ + VS 5mg/kg STZSTZ Diabetes (STZ) STZ + VS 5 mg/kg STZ + VS 30
mg/kg STZ + 100 mg/kg Perbandingan diameter sel otot
Terjadi perbaikan dari
STZ + VS 30mg/kg 100mg/kg
STZ + VS
kondisi atropi
Tidak tampak nekrosis otot
Vanadil sulfat memperbaiki kondisi atropi sel dan nekrosis
Irisan penampang jaringan adipose mencit menggunakan pewarna hematoxylin-eosin KONTROLDIABETES MELLITUS
- Bentuk sel makin teratur - Terjadi Diabetes (STZ)STZ + VS 5mg/kgregenerasi
sel
- Inti sel lebih terlihat jelas (sel lemak aktif membelah) STZ + VS 30mg/kgSTZ + VS 100mg/kg
Irisan penampang jaringan adipose mencit menggunakan pewarna hematoxylin-eosin KONTROLDIABETES MELLITUS
- Tampak sel dengan lebih dari 1 inti, menunjukkan regenerasi sel - Cadangan lemak tidak lagi STZ + VS 5mg/kgdiambil untuk
Diabetes (STZ)
energi Vanadil sulfat meningkatkan regenerasi sel lemak dan pengambilan cadangan lemak untuk energi tidak STZ + VS 30mg/kg 100mg/kg
STZ + VS
lagi terjadi
KESIMPULAN Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan bahwa : 1. Vanadil sulfat efektif menurunkan kadar glukosa darah pada keadaan diabetes mellitus.
2. Vanadil sulfat dapat memperbaiki kondisi atropi dan nekrosis sel pada jaringan otot. 3. Vanadil sulfat dapat menghentikan proses pengambilan cadangan lipid dan meningkatkan regenerasi sel lemak pada jaringan adipose.
SARAN Untuk mengetahui lebih lanjut pengaruh vanadil sulfat terhadap jaringan adipose dan otot, perlu dilakukan penelitian kuantitatif dengan pengukuran peningkatan diameter dan jumlah sel yang telah mendapat vanadil sulfat dibandingkan dengan kondisi diabetes,
perubahan kandungan glikogen pada jaringan otot, serta dapat dilakukan penelitian dengan imunohistokimia untuk mengetahui aktivitas GLUT4 dalam jaringan target insulin dengan dan tanpa treatment dengan vanadil sulfat. Glikogen pada jaringan otot Untuk melihat perubahan pada : Glikogen dan struktur otot Glikogen terdapat pada kulit, hati, kelenjar paratiroid, otot skelet dan jantung. Pewarna : Periodic acid schiff Hasil : Glikogen = magenta, inti sel = biru Reaksi: asam periodik mengoksidasi ikatan karbon-karbon dan membentuk aldehid yang bereaksi dengan asam fuchsin-sulfur menghasilkan warna magenta (Klatt, 2006).
Jaringan adipose Untuk melihat perubahan jumlah dan ukuran selsel lemak Akumulasi lemak terdapat di daerah jaringan subkutan dan retroperitoneal, pada daerah perut, dan sumsum tulang (Leeson & Leeson, 1970). Morfologi HE (Thomas et al, 1984)
Histopatologi jaringan otot dan adipose pada kondisi diabetes DM tidak terjadi transpor glukosa dalam sel jalur alternatif, dari : Cadangan glikogen glikogen di hepar dan otot berkurang/habis (Thomas et al,1988) PAS glikogen berwarna magenta Proteindegenerasi akut dan mengarah pada proses nekrosis sel otot (Braunstein et al, 1987)
Cadangan lemak perubahan bentuk sel-sel lipid dalam jaringan adipose (Fawcett, 2002) Pewarnaan rutin dengan H&E inti sel biru keunguan sitoplasma merah
Jaringan Otot, tampak : 1. Atropi otot Tampak penurunan volume serabut otot tampak dari pengecilan diameter sel dan serabut otot akibat penurunan kandungan protein dalam sel (Aughsteen, 2006)
2. Nekrosis otot Tampak disolusi protein serabut-serabut dan garis-garis melintang pada otot. Secara bertahap, seiring terjadinya degenerasi nukleus, gumpalan-gumpalan agregat tampak, dan setelah sarkoplasma terpisah dan hilang, hanya tertinggal membran sarkolema kosong. Kelompok nukleus tampak berada di tengah, mengindikasikan aktivitas regenerasi
(Thomas et al, 1984)
Perubahan yang tampak pada proses nekrosis meliputi
pembengkakan, penggumpalan kromatin, sitoplasma terpulas pucat dan deteriosasi organel diikuti lisis dg pembebasan isi sel yang kemudian difagositosis oleh makrofag (Fawcett, 2002). Tampak jaringan ikat yang menggantikan sel-sel otot yang mengalami nekrosis (Aughsteen, 2006)
2. Cadangan glikogen berkurang (Thomas et al, 1984)
Jaringan Adipose, tampak : Pelepasan simpanan lipid Tampak perubahan bentuk selsel lemak yang berbentuk sel-sel poligonal atau lonjong kecil dengan banyak sel tetes lipid kecil
permukaannya tampak tidak teratur dengan banyak juluran seperti pseudopodia
Akumulasi lemak terdapat di daerah jaringan subkutan dan retroperitoneal, pada daerah perut, dan sumsum tulang (Leeson & Leeson, 1970).
