PENGARUH NATTO KEDELAI HITAM (Glycine soja L) TERHADAP JUMLAH FOAM CELL DAN KETEBALAN DINDING AORTA MENCIT MODEL ATEROSKLEROSIS

PENGARUH NATTO KEDELAI HITAM (Glycine soja L) TERHADAP JUMLAH FOAM CELL DAN KETEBALAN DINDING AORTA MENCIT MODEL ATEROSKLEROSIS Qori Nurhalida*, Susilowati, Sri Rahayu Lestari Jurusan Biologi, FMIPA, Universitas Negeri Malang Jalan Semarang No.5, Malang, Indonesia *) email : [email protected] ABSTRAK: Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh natto kedelai hitam terhadap jumlah foam cell dan ketebalan dinding aorta pada mencit model aterosklerosis. Pemberian ekstrak dilakukan secara oral setiap hari selama 4 minggu, kemudian pada akhir perlakuan mencit dibedah untuk diambil aortanya. Aorta akan dibuat preparat irisan melintang dengan pewarnaan HE (Hematoxylin Eosin) untuk mengetahui jumlah foam cell dan ketebalan dinding aorta. Hasil penelitian menunjukkan ada pengaruh natto kedelai hitam dalam menurunkan jumlah foam cell dan ketebalan dinding aorta mencit model aterosklerosis dengan konsentrasi yang paling optimum adalah 400 mg/ml. Kata Kunci: natto kedelai hitam, foam cell, ketebalan dinding aorta, aterosklerosis ABSTRACT: The aim of the study was to determine the effect of Black Soy natto on the amount of foam cell and the density of aorta’s wall in Atherosclerosis subject mice. The extract orally given everyday for 4 weeks, then in the end of the treatment objects were surged to take the aorta. The aorta was measured by treating it on cross-section with Hemotoxilyn Eosin staining to count the amount of the foam cell and the wall density. The result showed that the black soy natto effected on the decreasing amount of foam cell and the aorta’s wall density in Atherosclerosis mice, with the optimum result in 400 mg/ml concentrate. Keywords: black soy natto, foam cell, the density of aorta’s wall, atherosclerosis

Gaya hidup mengkonsumsi makanan cepat saji dengan kandungan lemak yang tinggi disertai aktivitas fisik yang kurang, dapat menyebabkan hiperkolesterolemia. Hiperkolesterolemia merupakan salah satu faktor resiko penyebab aterosklerosis (Virgianto, 2006; Jafar, 2011). Aterosklerosis merupakan salah satu penyebab utama kematian pada negara berkembang. Pada tahun 2020, penyakit kardiovaskular akibat aterosklerosis diperkirakan akan menjadi penyebab utama kematian yang ada di dunia (Srinivasa dan Kiranmayi, 2012). Aterosklerosis merupakan penebalan dan pengerasan dinding arteri sedang dan besar yang disebabkan oleh penumpukan Low Density Lipoprotein (LDL) dalam darah. Penumpukan LDL akan menyebabkan disfungsi (kerusakan fungsi) endotel menjadi endotel yang memiliki adesivitas tinggi terhadap monosit yang akan berdeferensiasi menjadi makrofag. Makrofag akan memfagosit LDL yang telah teroksidasi sehingga terbentuklah foam cell. Penumpukan foam cell beserta proliferasi sel otot polos dapat memicu pembentukan fibrous plaque. Fibrous plaque dapat menyebabkan penyempitan pembuluh darah (Srinivasa dan Kiranmayi, 2012). Natto merupakan makanan tradisional Jepang berupa kedelai fermentasi dari bakteri Bacillus subtilis (Sumi et al., 1987). Ekstrak natto memiliki aktivitas

1

2

antioksidan dan dapat mengurangi adesi monosit ke dalam dinding endotelium, sehingga dapat menghambat pembentukan plak pada dinding aorta (Chang et al., 2010). Selama ini makanan natto masih menggunakan bahan kedelai kuning. Alternatif bahan lain yang pernah digunakan sebagai substrat fermentasi makanan natto adalah kedelai hitam varietas detam 2 (Astuti, 2014). ). Kedelai hitam mengandung isoflavon glikosida dan aglikon. Kandungan isoflavon aglikon daidzein dan genistein pada natto kedelai hitam lebih tinggi daripada kedelai hitam tanpa fermentasi karena pada proses fermentasi terjadi hidrolisis isoflavon glikosida menjadi aglikon. Isoflavon aglikon merupakan jenis isoflavon yang mudah diserap tubuh. Isoflavon dapat meningkatkan enzim antioksidan dalam tubuh (Astuti, 2014) dan dapat menurunkan kadar LDL pada tikus aterosklerosis (Kholis dan Yanti, 2011). Astuti (2014) menjelaskan adanya peningkatan isoflavon daidzein dan genistein sebanyak 8 kali lipat dari kedelai hitam detam 2 mentah menjadi natto kedelai hitam. Efek antioksidan natto kedelai hitam lebih besar daripada natto kedelai kuning (Dajanta et al., 2013). Pemberian ekstrak natto kedelai hitam ini diharapkan mampu mencegah pembentukan foam cell dan ketebalan dinding aorta sehingga tidak terjadi aterosklerosis. METODE Mencit jantan strain Swiss berumur 7 minggu dengan berat badan ± 30 gram sejumlah 25 ekor dibagi dalam lima kelompok yaitu K-, K+, P1, P2, dan P3. Kelompok K- tanpa perlakuan, K+ diberi diet aterogenik, P1 diberi diet aterogenik dan natto konsentrasi 200 mg/ml, P2 diberi diet aterogenik dan natto konsentrasi 400 mg/, P3 diberi diet aterogenik dan natto konsentrasi 800 mg/ml. Pemberian diet aterogenik dan ekstrak natto secara oral dilakukan secara bersamaan setiap hari selama 4 minggu. Perlakuan diet aterogenik dilakukan dengan memberikan injeksi adrenalin pada hari pertama kemudian dilanjutkan dengan memberikan kuning telur puyuh dan minyak kelapa sawit yang dicampurkan pada pakan Hi-Gro Medicated 551. Pembedahan dilakukan pada akhir minggu ke-4 perlakuan untuk diambil organ aortanya. Aorta dibuat preparat irisan melintang dengan pewarnaan HE. Parameter yang diamati dari preparat adalah jumlah foam cell dan ketebalan dinding aorta pada empat bidang pandang. Hasil akan dianalisis menggunakan Anava tunggal. HASIL Hasil perhitungan terhadap jumlah foam cell dan ketebalan dinding aorta diperoleh dari empat bidang pandang tertera pada Tabel 1. Tabel 1. Pengaruh Ekstrak Natto Kedelai Hitam terhadap Jumlah Foam Cell dan Ketebalan Dinding Aorta Kelompok

Parameter Jumlah Foam cell Ketebalan Dinding Aorta (µm)

K6,1 ± 1,12

K+ 38,45 ± 3,31

P1 17,17 ± 2,56

P2 12,95 ± 1,29

P3 19,85 ± 2,32

41,36 ± 5,81

58,86 ± 2,19

52,61 ± 2,75

43,49 ± 2,14

52,71 ± 2,08

3

Keterangan: K= Tanpa perlakuan K+ = Perlakuan diet aterogenik P1 = Diet aterogenik dan natto konsentrasi 200 mg/ml P2 = Diet aterogenik dan natto konsentrasi 400 mg/ml P3 = Diet aterogenik dan natto konsentrasi 800 mg/ml

Berdasarkan hasil analisis diketahui bahwa rerata jumlah foam cell (12,95) dan ketebalan dinding aorta (43,49 µm) yang paling rendah dari perlakuan pemberian ketiga macam konsentrasi natto adalah P2, tetapi apabila dibandingkan dengan kelompok perlakuan K- masih lebih tinggi. Rerata jumlah foam cell pada kelompok perlakuan K- adalah 6,1, sedangkan rerata ketebalan dinding aorta pada perlakuan K- adalah 41,36 µm. Rerata jumlah foam cell dan ketebalan dinding aorta dari perlakuan P2 bila dibandingkan dengan kelompok P1 dan P3 secara berurutan adalah 17,17 dengan rerata ketebalan 52,61 µm dan 19,85 dengan rerata ketebalan 52,71 µm. Berdasarkan analisis (Fsig < 0,05) menunjukkan bahwa ada pengaruh natto kedelai hitam terhadap jumlah foam cell dan ketebalan dinding aorta dengan konsentrasi optimum adalah 400 mg/ml (P2). K-

K+

P1

P2

P3

80x

800x

Gambar 1 Preparat Irisan Melintang Aorta dengan Pewarnaan HE.

= Foam cell

= Miosit (sel otot polos)

Ciri-ciri foam cell adalah berwarna putih (tidak terwarna) karena mengandung lemak dengan inti sel berwarna gelap terletak dibagian tepi (Gambar 1). Sel otot polos pada preparat terlihat berwarna merah muda dengan inti berwarna gelap. PEMBAHASAN Penelitian ini menunjukkan bahwa konsentrasi optimum dari natto kedelai hitam dalam menurunkan jumlah foam cell dan ketebalan dinding aorta pada kelompok perlakuan P2 (konsentrasi 400 mg/ml). Injeksi adrenalin pada diet aterogenik dapat memicu terjadinya lipolisis (pemecahan lipid). Adrenalin

4

meningkatkan pelepasan asam lemak bebas dari jaringan adiposa dan meningkatkan laju lipolisis trigliserida pada plasma darah (Lamanepa, 2005). Makanan tinggi karbohidrat dapat meningkatkan kadar fruktosa 2,6 bifosfat dan menyebabkan fosfofruktokinase-1 menjadi lebih reaktif. Reaksi glikolisis menjadi meningkat dan menyebabkan jumlah asam lemak dari glukosa juga meningkat (Tsalissavrina, 2006). Pola hidup mengkonsumsi makanan tinggi lemak dan tinggi karbohidrat dapat menyebabkan peningkatan kadar kolesterol, trigliserida dan LDL di dalam darah (Sulastri, et al., 2005). LDL akan beredar bersama aliran darah menuju sel ekstrahepatik kemudian masuk secara endositosis dan dipecah menjadi kolesterol untuk dibawa ke dalam sel yang membutuhkan. Jumlah LDL yang berlebih di dalam darah dapat memicu terjadinya aterosklerosis (Tortora dan Derrickson, 2009; Nelson dan Cox, 2004). Aterosklerosis merupakan penebalan dan pengerasan dinding arteri yang disebabkan oleh penumpukan LDL dalam darah. Penumpukan LDL di dalam darah akan memicu stres oksidatif dan menyebabkab disfungsi endotel (Lusis, 2000; Chhabra, 2009). Disfungsi endotel akan memicu penarikan monosit dan LDL ke dalam tunika intima. Monosit akan berdeferensiasi menjadi makrofag dan mensekresikan senyawa kimia sitokin. Penumpukan LDL di dalam tunika intima akan dioksidasi oleh reactive oxygen species (ROS) menjadi LDL teroksidasi. LDL teroksidasi akan difagositosis oleh makrofag sehingga terbentuk foam cell (Chhabra, 2009). Foam cell yang terbentuk akan ditutupi oleh sel otot polos yang berproliferasi dari tunika media ke tunika intima membentuk fibrous plaque sehingga dinding pembuluh darah menjadi lebih tebal (Tortora dan Derrickson, 2009). Tindakan pencegahan aterosklerosis dapat dilakukan dengan meredam radikal bebas menggunakan antioksidan untuk mencegah terjadinya peristiwa oksidasi LDL dan disfungsi endotel. Natto kedelai hitam merupakan kedelai hitam yang difermentasi dengan bakteri Bacillus subtilis. Komponen antioksidan alami dari kedelai adalah isoflavon. Isoflavon termasuk dalam golongan flavonoid yang merupakan senyawa polifenolik (Astuti, 2008). Kedelai hitam diketahui mengandung isoflavon golongan glikosida dan aglikon. Fermentasi kedelai hitam menjadi natto menyebabkan adanya peningkatan jumlah isoflavon genistein dan daidzein sebanyak 8 kali lipat dari sampel kedelai mentah menjadi natto kedelai hitam (Astuti, 2014). Antioksidan primer seperti pada kedelai berperan sebagai akseptor radikal bebas sehingga dapat menghambat mekanisme radikal bebas pada proses oksidasi. Mekanisme isoflavon pada kedelai dalam meredam radikal bebas adalah dengan cara mendonorkan ion H dan sebagai scavenger secara langsung (Astuti, 2008). Adanya peredaman radikal bebas oleh isoflavon dapat mencegah terjadinya proses oksidasi LDL sehingga jumlah LDL yang teroksidasi pada tunika intima akan menurun. Penurunan jumlah LDL teroksidasi akan menurunkan jumlah foam cell karena LDL teroksidasi yang difagosit oleh makrofag juga sedikit. Hal tersebut didukung oleh pernyataan dari (Grassi et al., 2010). Natto juga berpotensi dalam mengurangi adesi monosit pada endotel dengan cara menghambat kerja senyawa kimia MCP-1(Monocyte Chemoattractant Protein-1) yang disekresikan oleh endotel. MCP-1 berfungsi untuk memicu adesi monosit ke dalam endotel, sehingga apabila kerja MCP-1 dihambat maka adesi monosit juga berkurang. Natto dapat mengurangi pembentukan makrofag oleh monosit dan mengurangi

5

inflamasi sel otot polos oleh sitokin. Sitokin merupakan senyawa kimia yang disekresikan oleh monosit seperti IL-1 dan TNF α. Sitokin dapat memicu proliferasi sel otot polos dari tunika media menuju tunika intima pembuluh darah. Adanya proliferasi sel otot polos tersebut akan menutupi foam cell yang terbentuk menjadi sebuah fibrous plaque (Pan et al., 2009). Pada konsentrasi yang lebih tinggi yaitu 800 mg/ml cenderung tidak efektif dibandingkan kedua konsentrasi yang lain. Hal tersebut sesuai dengan pernyataan Grassi et al (2010) bahwa konsekuensi dari pendonoran ion H dari isoflavon akan menghasilkan radikal bebas baru dari isoflavon, sehingga dalam jumlah banyak dapat meningkatkan jumlah radikal bebas baru. PENUTUP Kesimpulan Natto kedelai hitam berpengaruh terhadap penurunan jumlah foam cell dan ketebalan dinding aorta mencit model aterosklerosis. Konsentrasi natto kedelai hitam yang paling optimum dalam menurunkan jumlah foam cell dan ketebalan dinding aorta adalah 400 mg/ml. Saran Perlu diadakan penelitian lebih lanjut mengenai pengaruh natto kedelai hitam dengan menggunakan rentang konsentrasi yang lebih kecil, pengamatan dengan parameter kadar sitokin seperti IL-1 dan TNF-α, sehingga dapat diketahui pengaruh natto kedelai hitam terhadap inflamasi sel otot polos, serta parameter kadar MCP-1, sehingga dapat diketahui pengaruh natto kedelai hitam terhadap adesi monosit pada disfungsi endotel. DAFTAR RUJUKAN Astuti, P. 2014. Fermentasi Kedelai Hitam Detam 2 oleh Bacillus subtilis natto untuk Meningkatkan Kandungan Isoflavon Aglikon. Skripsi. Bogor : IPB Astuti, S. 2008. Isoflavon Kedelai dan Potensinya sebagai Penangkap Radikal Bebas. Jurnal Teknologi Industri dan Hasil Pertanian, 20(2) : 126-136 Chabbra, N. 2009. Endothelial Dysfunction – A Predictor of Atherosclerosis. Internet Journal of Medical Update, 4 (1) : 33-41 Chang, C. H., Chen, K. T., Lee, T. H., Wang, C. H., Kuo, Y. W., Chiu, Y. H., Hsieh, C. L., Wu, C. J. & Chang, Y. L. 2010. Effects of Natto Extract on Endothelial Injury in a Rat Model. Acta Med Okayama, 64 (6) : 3946 Dajanta, K., Janpum, P. & Leksing, W. 2013. Antioxidant Capacities, Total Phenolics and Flavonoids in Black and Yellow Soybeans Fermented by Bacillus subtilis: A Comparative Study of Thai Fermented Soybeans (Thua nao). International Food Research Journal, 20(6): 3125-3132 Grassi, D., Dessideri, G. & Ferri, C. 2010. Flavonoids: Antioxidants Against Atherosclerosis. Nutrients, 2 : 889-902

6

Jafar, N. 2011. Sindrom Metabolik. (Online) diakses 4 Oktober 2014 Kholis, N & Yanti, V.A.D. 2011. Therapy o f Endogenous Thrombolysis with Dietary Natto Based on Inferior Local Beans in Atherogenic Rat ( Rattus norvegicus ) Model, 12(1) : 8-15 Lamanepa, M. E. L. 2005. Perbandingan Profil Lipid dan Perkembangan Lesi Aterosklerosis pada Tikus Wistar yang Diberi Diet Perasan Pare dengan Diet Perasan Pare dan Statin. Tesis : Universitas Diponegoro Lusis, A. J. Atherosclerosis. Nature, Vol 407. (Online) (http://legacy.library.ucsf.edu/tid/inp95g00/pdf) diakses 20 Agustus 2014 Nelson, D.L ., Cox, M. M. 2004. Lehninger Principle of Biochemistry 4th Edition. Madison : University of Wisconsin Pan, H. C., Yang, D. Y., Ho, S. P., Sheu, M. L., Chen, C. J., Hwang, S. M., Chang, M. H. & Cheng, F. C. 2009. Escalated Regeneration in Sciatic Nerve Crush Injury by The Combined Therapy of Human Amniotic Fluid Mesenchymal Stem Cells and Fermented Soybean Extracts, Natto. Journal of Biomedical Science, 16 (75):1-12 Srinivasa, P.V.L.N. & Kiranmayi, V.S. 2012. Biochemical Mechanism Underlying Atherogenesis. J Clin Sci Res, 1:24-34. Sulastri, D., Rahayuningsih, S. & Purwantyastuti. 2005. Pola Asupan Lemak, Serat, dan Antioksidan, serta Hubungannya dengan Profil Lipid pada Laki-laki Etnik Minagkabau. Majalah Kedokteran Indonesia, 55(2) : 61-65 Sumi, H., Hamada, H., Tsushima, H., Mihara, H. & Muraki, H. 1987. A Novel Fibrinolytic Enzyme (Nattokinase) in the Vegetable Cheese Natto; a Typical and Popular Soybean in Food of the Japanese Diet. Experientia, 43: 1110-1115.Tortora, G. J., dan Derrickson, B. 2009. Principles of Anatomy and Physiology 12th edition. United States of America : John Willey & Sons Inc Tsalissavrina, I., Wahono, D. & Handayani, D. 2006. Pengaruh Pemberian Diet Tinggi Karbohidrat Dibandingkan Diet Tinggi Lemak terhadap Kadar Trigliserida dan HDL Darah pada Rattus novergicus galur wistar. Jurnal Kedokteran Brawijaya, 22 (2) : 80-89 Virgianto, G. 2006. Konsumsi Fast Food sebagai Faktor Risiko Terjadinya Obesitas pada Remaja Usia 15-17 Tahun ( Studi Kasus di SMUN 3 Semarang ). Artikel Ilmiah. Semarang : Universitas Diponegoro