PENGARUH PEMBERIAN TIMBAL (Pb) TERHADAP KADAR MALONDIALDEHYDE (MDA) PLASMA MENCIT
TESIS
Untuk Memperoleh Gelar Magister Kesehatan Dalam Program Studi Ilmu Biomedik Pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara
Oleh
T. HELVI MARDIANI 057008004/BM
SEKOLAH PASCASARJANA UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2008
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
Judul Tesis
Nama Mahasiswa Nomor Pokok Program Studi
: PENGARUH PEMBERIAN TIMBAL (Pb) TERHADAP KADAR MALONDIALDEHYDE (MDA) PLASMA MENCIT : T. Helvi Mardiani : 057008004 : Ilmu Biomedik
Menyetujui, Komisi Pembimbing:
( dr. Yahwardiah Siregar, Ph.D. ) Ketua
Ketua Program Studi,
( dr. Yahwardiah Siregar, Ph.D. )
( Dr. Ramlan Silaban, M.Si ) Anggota
Direktur,
( Prof . Dr. Ir. T. Chairun Nisa B., MSc )
Tanggal lulus:
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
Telah diuji pada Tanggal :
PANITIA PENGUJI TESIS Ketua Komisi
: dr. Yahwardiah Siregar, Ph.D.
Anggota Komisi
: Dr.Ramlan Silaban, M.Si Dr. Dwi Suryanto, M.Si dr. Datten Bangun, M.Sc
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
ABSTRAK Pb dijumpai tersebar di lingkungan kita. Manusia terpapar logam ini dari berbagai sumber seperti udara, air, tanah dan makanan yang terkontaminasi. Terdapat banyak penelitian menunjukkan bahwa Pb menyebabkan stres oksidatif dengan meningkatkan pembentukan reactive oxygen species dan menurunkan sistem antioksidan. Peroksidasi lipid meningkat karena terganggunya keseimbangan oksidan dan anti-oksidan, yang diukur dengan kadar malondialdehyde. Penelitian ini bertujuan mengetahui pengaruh pemberian berbagai konsentrasi Pb terhadap peroksidasi lipid. Dua puluh empat mencit jantan dengan berat 30-40 g dibagi dalam enam kelompok. Kelompok I sebagai kontrol, kelompok II sampai VI berturut-turut mendapat Pb asetat dosis 5, 10, 20, 40 and 80 mg/kg berat badan. Setelah empat minggu, dilakukan pengukuran kadar malondialdehyde plasma dan hitung jumlah eritrosit. Peningkatan kadar malondialdehyde pada kelompok II sampai VI bila dibandingkan dengan kontrol, secara statistik tidak bermakna (p=0,6). Peningkatan tersebut sejalan dengan peningkatan konsentrasi Pb yang diberikan, kecuali kelompok VI. Hitung jumlah eritrosit menunjukkan penurunan jumlah eritrosit pada kelompok II sampai VI bila dibandingkan dengan kontrol, tidak bermakna secara statistik (p=0,1). Peningkatan kadar malondialdehyde plasma berkorelasi negatif dengan jumlah eritrosit (p=0,04). Pb menyebabkan gangguan fungsi fisiologis dan metabolisme melalui efek stres oksidatif. Hal tersebut terlihat dari adanya kecendrungan peninggian kadar malondialdehyde plasma yang diikuti dengan penurunan jumlah eritrosit oleh peningkatan dosis Pb.
Kata kunci: Pb, peroksidasi lipid, malondialdehyde, stres oksidatif.
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
ABSTRACT Lead is widely found in our environment. Human are exposed to this metal from numerous sources, including contaminated air, water, soil and food. There are many studies that have shown that lead causes oxidative stress by inducing the generation of reactive oxygen species and reducing the anti-oxidant defense system. Lipid peroxidation increases because of impaired oxidant and anti-oxidant balance, measured by malondialdehyde levels. The current study investigates the effect of lead administration in various concentrations against lipid peroxidation. Twenty four male mice, 30-40 g body weight were divided into six groups. Group I served as control, group II to VI were given lead acetate at doses of 5, 10, 20, 40 and 80 mg/kg body weight respectively. After four weeks, plasma malondialdehyde levels and the number of erythrocytes were measured. An increase in plasma malondialdehyde levels observed in groups II to VI as compared with control, was not statistically significant (p=0,6). The increased plasma malondialdehyde levels in accordance to the increased concentration of lead administered, with the exception of group VI. The decrease in erythrocyte count observed in groups II to VI as compared with control, was not significant (p=0,1). Increased plasma malondialdehyde levels were negatively correlated with erythrocyte count (p=0,04). Lead interferes with physiological and biochemical functions related to oxidative stress. The trend to increased plasma malondialdehyde levels along with the decreased erythrocyte count as the dose of lead increased supports this statement.
Key words: lead, lipid peroxidation, malondialdehyde, oxidative stress
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
KATA PENGANTAR Alhamdulillah, puji syukur kehadirat Allah SWT berkat rahmat dan karuniaNya sehingga Penulis dapat menyelesaikan penelitian dengan judul ”Pengaruh pemberian timbal (Pb) terhadap kadar malondialdehyde (MDA) plasma mencit”. Tesis ini merupakan salah satu syarat yang harus dikerjakan Penulis dalam rangka memenuhi persyaratan untuk meraih gelar Magister pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara. Dengan
selesainya
tesis
ini,
perkenankanlah
Penulis
mengucapkan
terimakasih yang sebesar-besarnya kepada: Rektor Universitas Sumatera Utara, Prof.dr.H.Chairuddin P.Lubis, SpA(K) dan sejumlah jajarannya, yang telah memberikan kesempatan pada Penulis untuk mengikuti pendidikan di Sekolah Pascasarjana USU Medan. Direktur Pascasarjana USU Medan, Prof. Dr. Ir. T. Chairun Nisa B. MSc., dan Ketua Program Studi Biomedik dr. Yahwardiah Siregar, Ph.D., atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada Penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan program magister di Sekolah Pascasarjana USU Medan. Terima kasih yang tidak terhingga dan penghargaan setinggi-tingginya Penulis sampaikan kepada para pembimbing dr. Yahwardiah Siregar, Ph.D dan Dr. Ramlan Silaban, M.Si serta dr. Arlinda Sari Wahyuni, M.Kes, yang dengan penuh perhatian dan kesabaran telah mengorbankan waktu untuk memberikan dorongan, bimbingan semangat, bantuan serta saran-saran yang bermanfaat kepada Penulis mulai dari persiapan penelitian sampai pada penyelesaian tesis ini.
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
Komisi penguji, dr. Datten Bangun, MSc., SpFK dan Dr. Dwi Suryanto MSc, yang telah bersedia dengan sabar membantu Penulis dalam menyempurnakan, menguji dan menilai tesis ini. Tidak lupa terima kasih juga saya sampaikan kepada semua dosen yang telah membimbing saya selama mengikuti program magister ini. Persembahan terima kasih yang tulus, rasa hormat dan sembah sujud kepada ayahanda dan ibunda tercinta (H. T. Amarullah Hafiz, SH dan almh. Hj. Saddiah), yang telah membesarkan dengan susah payah dengan penuh kasih sayang dan dengan jasa mereka inilah Penulis dapat menjalani pendidikan hingga pascasarjana ini. Semoga Allah SWT mengampuni dan selalu merahmati ayahanda dan ibunda ini. Kepada suamiku tercinta dr. Abdi Gunawan, Sp.B, anak-anakku tersayang Amelia Utami dan Arya Adiyatma, tiada kata yang setara untuk mengutarakan terima kasih atas cinta, kasih sayang, pengertian, pengorbanan, kesabaran dan dorongan serta do’a yang diberikan kepada penulis. Akhirnya, Penulis menyadari bahwa isi hasil penelitian ini masih perlu mendapat koreksi dan masukan untuk kesempurnaanya. Oleh karena itu Penulis berharap adanya kritik serta saran untuk penyempurnaan tulisan ini. Semoga penelitian ini membawa manfaat untuk kita semua. Amin.
Medan, 5 September 2008 Penulis,
(T. Helvi Mardiani) NIM: 057008004
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
RIWAYAT HIDUP
1. Nama
: T. Helvi Mardiani
2. Tempat/Tanggal Lahir
: Batu Bara, 07 Januari 1972
3. Agama
: Islam
4. Status
: Menikah
5. Alamat
: Jl. Sentosa Baru No. 29 Medan
6. Telp/HP
: 061-4562617/08125651029
7. Pendidikan SD Negeri III, Lubuk Pakam
: 1978-1984
SMP Negeri II, Lubuk Pakam
: 1984-1987
SMA Negeri I, Medan
: 1987-1990
Sarjana (S1) Fakultas Kedokteran USU
: 1990-1994
Profesi Dokter, Fakultas Kedokteran USU
: 1994-1996
Sekolah Pascasarjana, Program Biomedik, USU : 2005-2008 8. Riwayat Pekerjaan Dokter PTT Puskesmas Lima Puluh Asahan
: 1997-1998
Kepala Puskesmas Pematang Panjang Asahan
: 1998-2000
Staf Pengajar Kontrak di Departemen Biokimia FK USU:2000-2001 Staf Pengajar Tetap di Departemen Biokimia FK USU :2001-sekarang
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
DAFTAR ISI
Halaman ABSTRAK ......................................................................................
iv
ABSTRACT .....................................................................................
v
KATA PENGANTAR .....................................................................
vi
RIWAYAT HIDUP ..........................................................................
viii
DAFTAR ISI …………………………………………………….....
ix
DAFTAR TABEL ……………………………………………….....
xi
DAFTAR GAMBAR ........................................................................
xii
DAFTAR GRAFIK ...........................................................................
xiii
DAFTAR LAMPIRAN......................................................................
xiv
DAFTAR SINGKATAN ..................................................................
xv
BAB I PENDAHULUAN ................................................................
1
1.1 Latar Belakang .................................................................
1
1.2 Perumusan Masalah .........................................................
4
1.3 Kerangka Teori.. ..............................................................
5
1.4 Tujuan Penelitian .............................................................
6
1.5 Hipotesis ..........................................................................
7
1.6 Manfaat Penelitian ...........................................................
7
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ......................................................
8
2.1 Timbal (Pb) ......................................................................
8
2.2 Toksisitas Pb ....................................................................
9
2.3 Molekul Oksigen Reaktif .................................................
11
2.4 Efek Pb terhadap Keseimbangan Oksidan-Antioksidan ..
12
2.5 Peroksidasi Lipid .............................................................
16
2.6 MDA dan Pengukurannya ...............................................
17
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
BAB III METODOLOGI PENELITIAN .........................................
19
3.1 Desain Penelitian .............................................................
19
3.2 Tempat dan Waktu Penelitian...........................................
19
3.3 Populasi Penelitian ...........................................................
19
3.4 Sampel Penelitian .............................................................
19
3.5 Rancangan Penelitian .......................................................
20
3.6 Prosedur Pemeriksaan ......................................................
22
3.6.1 Pengambilan Sampel Darah ..............................
22
3.6.2 Pengukuran Kadar MDA Plasma ......................
23
3.6.3 Penghitungan Jumlah Eritrosit ..........................
25
3.7 Variabel Penelitian ...........................................................
26
3.8 Analisa Data .....................................................................
26
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN...........................................
28
4.1 Kadar MDA Plasma dan Jumlah Eritrosit ………………
28
4.2 Rerata Kadar MDA Plasma dan Jumlah Eritrosit .............
29
4.3 Uji Normalitas menurut Shapiro-Wilk Test ......................
32
4.4 Uji Statistik Perbedaan Kadar MDA ................................
33
4.5 Uji Statistik Perbedaan Jumlah Eritrosit ...........................
34
4.6 Korelasi Kadar MDA dan Jumlah Eritrosit ......................
36
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................
38
5.1 Kesimpulan ………………………………………………
38
5.2 Saran ……………………………………………………..
38
DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………….
40
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
DAFTAR TABEL
No
Judul
Halaman
1. Dosis Pb Asetat pada Kelompok Perlakuan ..............................
21
2. Persiapan MDA Standar untuk Spektrofotometer......................
24
3. Kadar MDA Plasma dan Jumlah Eritrosit Hewan Uji ...............
29
4. Uji Normalitas Data Kadar MDA Plasma .................................
32
5. Uji Normalitas Data Jumlah Eritrosit ........................................
33
6. Uji Kruskal Wallis Data Kadar MDA .......................................
33
7. Uji Anova Jumlah Eritrosit .......................................................
35
8. Uji Korelasi Kadar MDA dan Jumlah Eritrosit ........................
36
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
DAFTAR GAMBAR
No
Judul
Halaman
1. Kerangka Teori ..............................................................................
6
2. Pemberian Perlakuan pada Mencit.................................................
22
3. MDA Standar untuk Spektrofotometer .........................................
24
4. Pemanasan Larutan Sampel dalam Waterbath ..............................
25
5. Kerangka Kerja ..............................................................................
27
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
DAFTAR GRAFIK
No
Judul
Halaman
1. Rerata Kadar MDA Plasma ...........................................................
30
2. Rerata Jumlah Eritrosit ...................................................................
31
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
DAFTAR LAMPIRAN
No
Judul
Halaman
1. Data Penelitian ...............................................................................
43
2. Uji Statistik ....................................................................................
45
3. Persetujuan Komite Etik ................................................................
49
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
DAFTAR SINGKATAN
ALA: amino levulinic acid ANOVA: analysis of variances BPPV: balai penyidikan dan pengujian veteriner DALAD: delta amino levulinic acid dehydrogenase DDW: double ditsch webster DHBA: dihydroxy benzoic acid DNA: deoxyribonucleotide adenine EDTA: ethylene diamine tetra acetic acid GPx: gluthation peroxidase GR: gluthation reductase GSH: gluthation tereduksi GSSG: gluthation teroksidasi G6PD: glucose 6 phosphat dehydrogenase IgE: immunoglobulin E MDA: malondialdehyde MSDS: material safety data sheet NADPH: nicotinic adenine dinucleotide phosphat hydrogen Pb: plumbum PKCα: protein kinase C α ROS: reactive oxygen species -SH: sulfhydril SOD: superoxyde dismutase TBA: thiobarbituric acid TEL: tetra ethyl lead TEMEL: tetra methyl lead
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Timbal (Pb) dapat ditemukan di berbagai media lingkungan seperti udara, air, debu dan tanah. Logam Pb atau bentuk persenyawaannya berasal dari pembakaran bahan bakar kendaraan bermotor, emisi industri dan dari penggunaan cat bangunan yang mengandung Pb. Di alam Pb terdapat dalam dua bentuk yaitu gas dan partikel. Pb yang terbanyak di udara adalah Pb anorganik dan terutama berasal dari pembakaran tetraethyl Pb (TEL) dan tetramethyl Pb (TEMEL) yang terdapat dalam bahan bakar kendaraan bermotor. Selain sumber-sumber di atas, logam berat ini juga terdapat pada gelas, pewarna, keramik, pipa, pelapis kaleng tempat makanan, beberapa obat tradisional dan kosmetik (Tong et al, 2000). Pakar lingkungan sependapat bahwa Pb merupakan kontaminan terbesar dari seluruh debu logam di udara (Winarno, 1993). Polusi Pb telah menjadi persoalan kesehatan masyarakat di dunia, terutama di negara-negara berkembang, seperti di Asia, Afrika dan Amerika Latin. Pembakaran bahan bakar minyak kendaraan bermotor menjadi sumber terbesar Pb yang mengkontaminasi atmosfer. Hampir seratus negara, terutama negara berkembang masih menggunakan Pb dalam bahan bakar kendaraannya. Eropa, Jepang, Mexico dan Amerika Serikat telah membuktikan bahwa penghapusan Pb dari bahan bakar
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
kendaraan merupakan cara paling efektif mengurangi polusi logam ini (Tong et al, 2000). Terdapat banyak data epidemiologi yang menunjukkan bahwa pemaparan Pb pada masa tumbuh kembang anak menyebabkan gangguan nyata dari perkembangan kognitifnya. Gejala neuro-psikologi tersebut dulu diperkirakan dapat hilang atau berkurang bila pemaparan dihentikan, tetapi saat ini ada banyak data yang menunjukkan bahwa efek tersebut sebahagian besar bersifat irreversible. Kadar Pb dalam darah 10-20 µg/dL menyebabkan gangguan pertumbuhan dan sistem syaraf pusat, gangguan sintesis vitamin D dan heme. Kadar 20-40 µg/dL menyebabkan gangguan hantaran syaraf dan meningkatnya ALA (amino levulinic acid) dalam urin. Kadar yang lebih tinggi dari 40 µg/dL dapat menyebabkan anemia berat, gangguan sistem syaraf pusat yang berat sampai menimbulkan kematian (Tong et al, 2000). Sifat toksikologi Pb saat ini banyak diteliti terutama efek karsinogeniknya. Telah diketahui bahwa Pb dapat menyebabkan stres oksidatif dengan meningkatkan pembentukan radikal bebas dan menurunkan sistem antioksidan di jaringan. Stres oksidatif ini dapat menyebabkan kerusakan molekul-molekul dalam sel. Molekul lipid yang mengalami stres oksidatif akan mengalami auto-oksidasi atau yang lebih dikenal dengan peroksidasi lipid. Protein yang mengalami oksidasi menjadi tidak berfungsi dan DNA yang teroksidasi menjadi mutagen, karsinogen atau menyebabkan kematian sel (Ercal et al, 2001).
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
Sistem hematologi adalah sasaran penting dari toksisitas Pb. Efek Pb pada sistem ini mengakibatkan menurunnya proses sintesis heme dan anemia. Sel darah merah memiliki affinitas yang tinggi terhadap Pb. Setelah diresorbsi dari saluran cerna, Pb masuk ke sirkulasi darah dan lebih dari 99% akan berikatan dengan eritrosit. Pada eritrosit 80% Pb terdapat di sitoplasma sel dan 20% sisanya terdapat pada membran (Zhao et al, 2004). Beberapa faktor seperti konsentrasi oksigen yang tinggi, autooksidasi Hb dan kepekaan komponen membrannya terhadap peroksidasi lipid menyebabkan eritrosit peka terhadap stres oksidatif oleh karena Pb (GurerOrhan et al, 2003). Asam lemak tak jenuh pada membran sel adalah target dari peroksidasi lipid yang mengakibatkan hilangnya fungsi organela sel. Lebih jauh, produk pemecahan dari peroksida-peroksida lipid ini, seperti aldehid, bermigrasi jauh dari lokasi pembentukannya dan menyebabkan kerusakan di tempat lain. Penelitian lain juga menunjukkan bahwa Pb dapat memperkuat efek besi dalam menimbulkan peroksidasi lipid in vitro, yang menyebabkan kematian sel (Gurer & Ercal, 2000). Ada banyak data penelitian yang menunjukkan bahwa Pb merubah komposisi lipid membran yang mengakibatkan perubahan integritas, permeabilitas dan fungsinya. Semua hal ini berakibat pada meningkatnya kepekaan lipid membran terhadap peroksidasi lipid (Patrick, 2006; Lim et al, 2005). Reactive oxygen species (ROS) dapat bereaksi dan menyebabkan kerusakan pada banyak molekul di dalam sel. Fosfolipid yang menjadi unsur utama dalam membran plasma dan membran organela sel seringkali menjadi subjek dari
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
peroksidasi lipid. Peroksidasi lipid adalah suatu reaksi rantai radikal bebas yang diawali dengan terbebasnya hidrogen dari suatu asam lemak tak jenuh ganda oleh radikal bebas. Radikal lipid yang terbentuk akan bereaksi dengan oksigen membentuk radikal peroksi-lipid dan lipid peroksida serta malondialdehyde (MDA) yang larut dalam air dan dapat dideteksi dalam darah. Konsekuensi penting dari peroksidasi lipid adalah meningkatnya permeabilitas membran dan menganggu distribusi ion-ion yang mengakibatkan kerusakan fungsi sel dan organela (Devlin, 2002). Berdasar pada uraian di atas, perlu diteliti lebih lanjut apakah perbedaan konsentrasi Pb yang masuk ke tubuh melalui saluran cerna dapat menimbulkan efek stres oksidatif dengan tingkat yang berbeda jaringan.
1.2 Perumusan Masalah Telah dijelaskan bahwa Pb adalah kontaminan logam terbesar di udara, tanah dan air. Senyawa Pb merupakan racun bagi banyak sistem di tubuh. Banyak penelitian yang mengaitkan toksisitas senyawa Pb dengan stres oksidatif. Berdasarkan hal-hal tersebut, maka masalah yang ingin dijelaskan dalam penelitian ini adalah apakah perbedaan konsentrasi Pb yang masuk ke tubuh melalui saluran cerna, dapat menimbulkan perbedaan tingkat peroksidasi lipid dalam darah mencit, yang diukur dengan kadar malondialdehyde plasma.
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
1.3 Kerangka Teori Polutan Pb di udara secara kronis akan masuk ke tubuh melalui inhalasi, kontak kulit dan mukosa yang kemudian berakumulasi dalam darah. Pemaparan kronis ini akan memberi gejala yang sama dengan senyawa Pb yang termakan dan terminum atau masuk melalui saluran cerna. Toksisitas yang ditimbulkan Pb akan menyebabkan kerusakan jaringan dari tingkat yang ringan seperti perubahan proses biokimia normal sampai pada kematian sel. Kerusakan jaringan oleh karena stres oksidatif tersebut akan lebih dulu terjadi di darah, sebagai jaringan yang lebih dulu terpapar. Timbal (Pb) sebagai logam transisi mempunyai kecenderungan membentuk suatu senyawa radikal bebas. Efek Pb yang menghambat enzim antioksidan dan meningkatkan ALA secara langsung ataupun tidak langsung juga mempunyai kecenderungan meningkatkan radikal oksigen atau molekul oksigen reaktif. Molekul oksigen reaktif dan radikal oksigen adalah molekul yang sangat mudah mengoksidasi lipid membran dan memulai proses auto-oksidasi lipid atau peroksidasi lipid. Perubahan komposisi membran sel yang dipicu Pb akan menyebabkan membran menjadi lebih peka terhadap peroksidasi lipid. Hal-hal tersebut di atas secara bersama-sama menunjukkan bahwa Pb dapat meningkatkan kadar MDA yang menjadi parameter peroksidasi lipid. Proses yang kemudian akan menyebabkan kerusakan sel oleh karena perubahan lipid pada membran sel.
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
KERANGKA TEORI
Pb Logam Menghambat enzym Akumulasi Merubah komposisi transisi Anti oksidan ALA Membran sel ROS ↑ Peroksidasi Lipid ↑ -MDA ↑ -Eritrosit lisis
Gambar 1. Kerangka Teori 1.4. Tujuan Penelitian Tujuan umum penelitian ini adalah untuk mengetahui efek pemberian Pb dengan berbagai konsentrasi melalui saluran cerna terhadap terjadinya peroksidasi lipid dalam darah mencit.
Tujuan khusus penelitian ini adalah untuk: 1. Mengetahui perubahan kadar MDA plasma mencit oleh peningkatan konsentrasi Pb yang diberikan. 2. Mengetahui perubahan jumlah eritrosit darah mencit oleh peningkatan konsentrasi Pb yang diberikan.
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
1.5 Hipotesis 1. Kadar MDA plasma mencit, meningkat oleh peningkatan konsentrasi senyawa Pb yang diberikan. 2. Peroksidasi lipid menyebabkan menurunnya jumlah eritrosit oleh karena lisis.
1.6 Manfaat Penelitian Hasil penelitian diharapkan bermanfaat untuk: 1. Sumber informasi bagi masyarakat mengenai pengaruh toksik polutan Pb terhadap darah mencit, melalui stres oksidatif. 2. Sumber informasi bagi masyarakat bahwa polutan Pb dapat mempengaruhi darah mencit, meskipun dalam konsentrasi kecil dan waktu yang singkat.
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Timbal (Pb) Timbal atau plumbum dapat ditemukan di lingkungan dalam bentuk senyawa terutama sebagai mineral seperti galena, serusit, mimetit dan piromorpit. Sejumlah besar senyawa Pb anorganik ada dalam bentuk Pb asetat, Pb emtimonate, Pb azida, Pb bromit, Pb nitrat dan sebagainya. Pb mempunyai berat molekul 207,2 dengan titik didih 17400C dan titik lebur 327,40C. Pb asetat, Pb nitrat dan Pb klorat larut di dalam air, tapi bentuk garam lainnya sangat tidak larut kecuali ada beberapa yang larut pada asam (WHO, 1977 ). Polusi lingkungan oleh Pb berlangsung pada peleburan dan penyulingan Pb, pembakaran bahan bakar yang mengandung Pb dan peleburan logam lainnya serta pembakaran batubara dan minyak bumi. Pb digunakan dalam bentuk murni dan kombinasi dengan elemen lain, membentuk berbagai senyawa organik dan anorganik. Logam Pb digunakan pada baterai, solder, amunisi, sistem pelindung pada penggunaan x ray, pelapis tangki-tangki pengangkut minyak dan berbagai pipa. Garam an-organik Pb digunakan pada insektisida, pewarna, cat, enamel, gelas, plastik dan senyawa-senyawa dari karet (WHO, 1977). Menurut material safety data sheet (MSDS) tahun 2006, Pb diidentifikasi sebagai racun berat dan oksidan kuat. Zat ini berakibat fatal bila termakan atau
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
terinhalasi, karena dapat menyebabkan iritasi kulit, mata dan saluran napas, merusak gusi, sistem saraf pusat, ginjal dan sistem reproduksi. 2.2 Toksisitas Pb Mekanisme toksisitas Pb masih kontroversial, Pb dipercaya berinteraksi secara kovalen dengan ion fosfat tertier pada asam-asam nukleat. Pb juga dilaporkan menghambat sintesis DNA dan pertumbuhan sel in vitro (Domingrez et al, 2002 dalam El-Ashmawy et al, 2006). Penelitian in vitro lainnya menjelaskan bahwa Pb asetat menginduksi pemecahan DNA utas tunggal dan ganda (Wozniak & Blasiak, 2003). In vivo, Pb menginduksi pemecahan DNA melalui perubahan sistem redoks seluler dan penekanan pembentukan protein kinase c (PKC α), yang mengesankan logam ini berperan sebagai penyebab tumor (Fracasso et al, 2002). Telah pernah dilaporkan bahwa Pb membentuk senyawa merkaptida dengan gugus tiol (-SH) sistein dan menurunkan kestabilan kompleks ini dengan asam amino lain. Hal ini menjadi alasan dari perubahan komponen protein sel. Senyawa-senyawa dengan gugus tiol bebas adalah pelindung sel terhadap kerusakan oleh radikal bebas, sehingga bila gugus ini diikat oleh Pb, maka mekanisme perlindungan tersebut menjadi tidak cukup tersedia di dalam sel. Glutation sebagai suatu tripeptida (glutamat-sistein-glisin) pelindung dari radikal bebas, mereduksi peroksida-peroksida dan mempertahankan gugus-gugus tiol protein dalam keadaan tereduksi, didapati menurun pada darah dan hati dan menjadi salah satu penyebab toksisitas Pb di hati (Gajawat et al, 2006).
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
Mencit-mencit betina yang selama masa hamil dan menyusui diberi Pb, melahirkan mencit-mencit neonatus dengan kadar IgE plasma meningkat bermakna dan menjadi pertanda suatu atopi. Hal ini bila terjadi pada manusia, mungkin menunjukkan peran toksikan lingkungan dalam prevalensi atopi dan asma pada anakanak (Snyder et al, 2000). Pemberian senyawa Pb konsentrasi tinggi melalui makanan menyebabkan kerusakan hati yang hebat, dengan melibatkan radikal-radikal bebas. Pemberian dengan dosis rendah menimbulkan gangguan dalam proses biokimia normal sistem hepatobilier dan Pb dapat mengalami presipitasi membentuk batu kandung empedu (Sipos et al, 2003). Ding Y et al (2000) menemukan bahwa terdapat bukti tak langsung bahwa radikal hidroksil menjadi molekul yang paling merusak pada hewan yang dipapar Pb. Peroksidasi lipid yang diukur sebagai malondialdehid (MDA) dan radikal hidroksil yang diukur sebagai 2,3 asam dihidroksi benzoat (2,3 DHBA) pada sel endotel pembuluh darah, meningkat secara bermakna setelah pemaparan Pb selama 48 jam. Hal serupa juga terjadi pada hewan-hewan percobaan yang dipapar Pb. Pada percobaan in vivo pada tikus, pemberian Pb(NO3)2, injeksi intra vena menurunkan kadar glutation tereduksi (GSH) hepar, dan mungkin berhubungan dengan terjadinya apoptosis hati. Pada percobaan in vitro, Pb(NO3)2 menunjukkan efek nekrotik langsung dan bukan apoptotik pada hepar. Inkubasi sel hepar bersama sel-sel kupffer yang dikultur dengan Pb(NO3)2 selama 24 jam, menyebabkan apoptosis sel-sel hepar. Hal ini menunjukkan bahwa Pb(NO3)2 mempunyai efek
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
nekrosis langsung pada sel hepar dan bukan apoptotik, sekaligus menunjukkan adanya peran sel kupffer dalam menginduksi apoptosis sel hati setelah pemberian Pb(NO3)2, melalui stress oksidatif (Pagliara et al, 2003). 2.3 Molekul Oksigen Reaktif Ada banyak penelitian yang mengungkapkan bahwa Pb adalah racun yang menyebabkan berbagai gangguan tubuh seperti gangguan neurologis, hematologi, gastrointestinal, reproduksi, sirkulasi dan imunologi. Aktivitas senyawa Pb dalam tubuh seringkali dikaitkan dengan stres oksidatif, melalui pembentukan molekul reactive oxygen species (Aykin-Burns et al, 2003; Ding Y et al, 2000; Ercal et al, 2001). Oksigen dapat menerima elektron tunggal dan membentuk molekul tak stabil yang dikenal dengan molekul reactive oxygen species. Beberapa contoh reactive oxygen species antara lain radikal superoksid (O2-), radikal hidroksil (HO.) dan singlet oksigen (O-). Pada organisme hidup, normalnya pembentukan reactive oxygen species umumnya dijaga seminimal mungkin oleh mekanisme pertahanan antioksidan. Beberapa kondisi tertentu dimana mekanisme antioksidan tertutupi atau menjadi tak seimbang, akan menyebabkan beberapa kerusakan dalam jaringan, yang dikenal secara kolektif sebagai stres oksidatif (Mc Kee, 2003). Pembentukan ROS dapat berlangsung dalam rantai pernapasan di mitokondria sel, ketika transfer elektron ke oksigen membentuk air. Sejumlah kecil radikal oksigen yang terbentuk sebagai senyawa antara secara tak terelakkan dapat keluar dari rantai pernapasan di mitokondria. Spesies oksigen toksis juga dapat terbentuk
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
dalam peroksisom dan sistem sitokrom P 450 yang ada pada retikulum endoplasmik (Mc Kee, 2003). Selain hal di atas pembentukan radikal oksigen berlangsung selama proses inflamasi oleh infeksi bakteri. Sel-sel fagosit membentuk dan membebaskan radikal oksigen toksis tersebut untuk membunuh bakteri yang masuk, proses yang dikenal dengan respiratory burst. Namun pada infeksi yang berkepanjangan, fagosit cendrung dapat mati dan membebaskan radikal toksik tersebut dan mempengaruhi sel di sekitarnya. Hal-hal lain yang dapat mendorong pembentukan ROS adalah radiasi kosmik, termakan bahan-bahan kimia dan obat seperti juga halnya inhalasi asap dari udara (Devlin, 2002).
2.4 Efek Pb terhadap Keseimbangan Oksidan-Antioksidan Toksisitas Pb dalam pembentukan radikal bebas terdiri dari 2 cara berbeda yang berhubungan, yakni (1) pembentukan ROS termasuk hidroperoksida, oksigen tunggal dan hidrogen peroksida dan (2) penekanan langsung cadangan antioksidan (Ercal et al, 2001). Mekanisme Pb menginduksi stress oksidatif tidak secara sempurna diketahui, meskipun banyak sekali penelitian menunjukkan bukti-bukti tersebut. Mekanisme tersebut setidaknya dapat dijelaskan oleh beberapa hal di bawah ini: 2.4.1 Pb mempunyai efek langsung terhadap membran sel Pengaruh Pb terhadap eritrosit banyak diamati oleh karena affinitas eritrosit terhadap Pb sangat tinggi. Eritrosit mengikat 99% Pb dalam darah. Pb ini
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
menimbulkan destabilitas membran sel, menurunkan fluiditas membran dan meningkatkan kecepatan hemolisis. Pb dianggap sebagai agen hemolitik seperti juga tembaga dan air raksa, menyebabkan penghancuran eritrosit melalui pembentukan peroksida-peroksida lipid dalam membran sel. Beberapa penelitian menunjukkan terjadi peninggian asam arakidonat (20:4) dan rasio asam arakidonat-asam linoleat (18:2) pada membran sel liver, serum dan eritrosit. Dianggap bahwa peninggian asam arakidonat yang diinduksi Pb bertanggung jawab terhadap terjadinya peroksidasi lipid membran. Disisi lain Pb berikatan kuat dengan phosphatidilkholin membran sel secara invitro pada pengamatan shafiq-Ur Rahman dan Abdulla (1993) dalam Gurer & Ercal (2000), sehingga kadar phosphatidilkholin membran sel menurun. 2.4.2 Interaksi Pb dan hemoglobin Interaksi logam-logam berat pada oksihemoglobin dikemukakan sebagai sumber pembentukan radikal bebas superoksid (O2-) pada eritrosit. Penelitian Ribarov (1981) dalam Gurer & Ercal (2000) invitro, menunjukkan bahwa Pb secara bermakna memperbesar autooksidasi hemoglobin pada liposom. 2.4.3 ALA menginduksi pembentukan ROS Penghambatan terhadap delta aminolevulinic acid dehidrogenase (DALAD), enzym utama dalam biosintesis heme, menyebabkan peninggian kadar substrat ALA (aminolevulinic acid) baik dalam darah ataupun urin individu yang terkena. Peningkatan kadar ALA menyebabkan pembentukan hidrogen peroksida, radikal superoksida dan juga interaksi keduanya menghasilkan radikal hidroksil, suatu
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
radikal bebas yang paling reaktif. ALA yang kemudian teroksidasi akan menjadi asam
4,5-dioxovalerat,
suatu
senyawa
yang
berpotensi
genotoksik
dan
memungkinkan Pb sebagai karsinogenik (Gurer-Orhan et al, 2004). ALA mengalami enolisasi dan autooksidasi pada pH 7-8. Enol ALA (ALA terenolisasi) menjadi donor elektron ke oksigen molekuler bersama dengan transfer elektron dari oksihemoglobin ke oksigen. H2O2 dan O2- yang terbentuk berinteraksi membentuk
radikal HO
yang
sangat
reaktif.
Disamping
oksihemoglobin,
methemoglobin dan logam besi atau kompleks besi juga memicu oksidasi ALA (Monteiro et al, 1986 dalam Gurer & Ercal, 2000). 2.4.4 Pb mempengaruhi pertahanan antioksidan sel Beberapa penelitian melaporkan terjadinya perubahan pada enzim-enzim antioksidan seperti superoksida dismutase (SOD), katalase, glutation peroksidase (GPx) dan juga molekul antioksidan seperti glutation (GSH) pada pemaparan Pb. Pb pada dosis rendah, meningkatkan kadar enzim-enzim anti-oksidan dalam darah seperti SOD, katalase dan GPx tetapi pemaparan pada dosis lebih tinggi (lebih dari 40 µg/dL darah) dan jangka waktu lama justru akan menekan enzim-enzim tersebut (Kasperczyk et al, 2004). Pb dan logam lain seperti Hg dan Cd mempunyai affinitas tinggi terhadap gugus sulfhidril (SH). Pb menghambat beberapa enzim dengan gugus fungsional SH seperti delta aminolevulinic acid dehidrogenase (DALAD) dan glucose 6-phosphat dehidrogenase (G6PD). G6PD adalah enzim yang bertanggung jawab untuk menyediakan NADPH di luar mitokondria. Molekul pereduksi NADPH
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
ini penting dalam menjaga tersedianya GSH yang dibentuk kembali dari glutation teroksidasi (GSSG) oleh enzim glutation reduktase (GR) (Devlin, 2002). GSH mempunyai gugus SH yang berpotensi reduktif, menjadikan molekul ini pelindung sel dari stres oksidatif. Peran GSH sebagai molekul anti-oksidan dapat secara non-enzimatik atau enzimatik sebagai ko-faktor/ko-enzim dalam detoksifikasi ROS. Pb yang berikatan dengan gugus SH dari GSH, menyebabkan kadar GSH menurun dan mempengaruhi aktivitas antioksidannya. Enzim GR menyokong sistem pertahanan antioksidan secara tak langsung. Enzim ini memiliki disulfida pada tempat katalitiknya, yang merupakan target Pb. Dengan demikian Pb yang terikat pada enzim ini menghambat aktivitasnya. GPx, katalase dan SOD adalah metaloprotein yang mendetoksifikasi secara enzimatik berbagai peroksida, H2O2 dan O2- . Enzim-enzim ini sangat tergantung pada berbagai mikromineral untuk struktur molekulnya ataupun fungsi enzimatiknya, sehingga potensial menjadi target dari efek Pb. Pb diketahui sebagai antagonis selenium (Se), menurunkan pengambilan Se oleh jaringan dan berakibat menurunkan aktivitas GPx yang memerlukan Se sebagai ko-faktornya. Pb menurunkan absorbsi besi di saluran cerna dan menghambat biosintesis heme, menyebabkan gagalnya pembentukan hemoglobin darah dan juga menurunkan aktifitas katalase yang memerlukan heme sebagai gugus prostetiknya. SOD adalah enzim yang memerlukan Cu dan Zn untuk aktifitasnya. Terdapat korelasi yang tinggi antara penurunan SOD dengan penurunan kadar Cu darah pada hewan. Selain itu juga didapatkan bahwa pada kadar Pb darah meninggi, tidak
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
terdapat efek pada SOD bila kadar Cu darah normal. Pengamatan ini mengesankan adanya penghambatan oleh Pb terhadap aktifitas SOD secara tak langsung melalui penurunan kadar Cu (Gurer & Ercal, 2000).
2.5 Peroksidasi Lipid Asam lemak tidak jenuh ganda mudah sekali teroksidasi oleh radikal bebas atau senyawa-senyawa reaktif lainnya seperti H2O2. Reaksi lipid peroksidasi dimulai dengan keluarnya atom hidrogen dari asam lemak tidak jenuh ganda. Radikal lipid yang terbentuk kemudian bereaksi dengan oksigen membentuk radikal peroksil. Akan terjadi reaksi rantai radikal, ketika radikal peroksil ini menarik atau mengeluarkan atom hidrogen dari molekul asam lemak yang lain. Terdapatnya logam transisi seperti Fe akan memulai pembentukan radikal lebih lanjut. Salah satu akibat penting peroksidasi lipid adalah pembentukan senyawa-senyawa aldehida. Rantai reaksi ini terus berlanjut bilamana radikal-radikal bebas yang terbentuk bereaksi dengan molekul-molekul lain disekitarnya. Peroksidasi lipid adalah mekanisme dari trauma sel, baik pada tumbuhan ataupun hewan, dengan demikian peroksidasi lipid digunakan sebagai indikator dari stres oksidatif pada sel dan jaringan. Endoperoksida lipid yang berasal dari asam lemak tak jenuh ganda, bersifat tak stabil dan terurai membentuk beberapa senyawa komplek, termasuk senyawa karbonil reaktif, terutama malondialdehyde (MDA). Sehingga pengukuran MDA sering digunakan sebagai indikator peroksidasi lipid jaringan (Mc Kee, 2003).
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
Lipid membran sel mengandung asam-asam lemak tak jenuh yang hidrofob. Tahap awal peristiwa peroksidasi pada asam-asam lemak tak jenuh ganda yang terdapat pada membran disebut first chain initiation. Tahapan ini menunjukkan serangan molekul-molekul yang reaktif terhadap atom hidrogen, sehingga terlepas dari gugus metilen asam-asam lemak tak jenuh tersebut. Terdapatnya ikatan rangkap pada asam lemak, melemahkan ikatan C-H pada atom carbon yang ada pada ikatan rangkap dan menyebabkan atom H dapat dilepas dengan mudah. Asam-asam lemak tanpa ikatan rangkap dan dengan 1 atau 2 ikatan rangkap akan lebih tahan terhadap serangan oksidatif daripada asam-asam lemak tak jenuh ganda. Pengamatan Yiin dan Lin (dalam Patrick, 2006) terhadap inkubasi asam linoleat, linolenat dan arachidonat bersama Pb, menunjukkan peningkatan kadar MDA yang sebanding dengan jumlah ikatan rangkap dari asam-asam lemak tersebut.
2.6 MDA dan Pengukurannya Asam lemak tak jenuh ganda yang mengandung dua atau lebih ikatan rangkap sangat rentan terhadap oksidasi oleh radikal bebas atau molekul-molekul reaktif lainnya. Molekul reaktif seperti radikal hidroksil menarik atom hidrogen dari ikatan rangkap asam lemak tak jenuh dan membentuk radikal peroksil lipid. Radikal ini kemudian bereaksi dengan asam lemak tak jenuh lainnya membentuk hidroperoksida lipid dan radikal peroksil lipid yang baru, yang kemudian meneruskan reaksi oksidasi terhadap lipid lainnya, hal mana yang dikenal dengan auto-oksidasi lipid atau
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
peroksidasi lipid. Proses tersebut juga akan membentuk endoperoksida siklik yang akan terurai menjadi malondialdehida. Malondialdehyde (MDA) yang mempunyai berat molekul rendah ini adalah satu dari beberapa molekul hasil penguraian endoperoksida lipid yang terbentuk selama proses peroksidasi lipid. MDA menjadi alat ukur yang paling banyak digunakan sebagai indikator peroksidasi lipid. Pengukuran kadar MDA dilakukan dengan dasar reaksi MDA dengan asam tiobarbiturat (TBA) yang membentuk senyawa berwarna MDA-TBA2 dan mengabsorbsi sinar dengan panjang gelombang 532-534 nm. Senyawa berwarna tersebut dapat diukur konsentrasinya berdasarkan absorbansi warna yang terbentuk, dengan membandingkannya pada absorbansi warna larutan standar yang telah diketahui konsentrasinya menggunakan spektrofotometer (NWLSSTM Malondialdehyde Assay).
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Desain Penelitian Desain yang digunakan pada penelitian ini adalah eksperimental terhadap mencit, dengan 5 (lima) kelompok perlakuan dan 1 (satu) kelompok kontrol. 3.2 Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Terpadu Fakultas Kedokteran Universitas Sumatera Utara dan Laboratorium Biokimia Balai Penyidikan dan Pengujian Veteriner (BPPV), Medan. Waktu penelitian delapan minggu, dimulai 6 Agustus sampai dengan 30 September, tahun 2007. 3.3 Populasi Penelitian Adapun populasi penelitian ini adalah mencit putih jantan (Mus musculus L), strain BALBC, berumur 10 - 12 minggu dengan berat badan 30 - 40 g. Hewan uji diperoleh dari Balai Penyidikan dan Pengujian Veteriner (BPPV), Medan. 3.4 Sampel Penelitian Sampel penelitian adalah 24 ekor mencit jantan yang dipilih dengan tehnik acak sederhana. Sampel dikelompokkan atas 6 kelompok, yakni kelompok I sebagai kontrol, sedangkan kelompok II sampai VI adalah kelompok perlakuan. Besar sampel yang digunakan dalam penelitian ini berdasarkan rumus Federer: {(t – 1) (n - 1) } ≥ 15
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
Dimana: n = besar sampel dalam kelompok perlakuan t = banyaknya kelompok perlakuan (6 kelompok) Banyak sampel yang dibutuhkan dalam kelompok: { (6 – 1) (n – 1) } ≥ 15 5 (n – 1) ≥ 15 5n – 5 ≥ 15 5n ≥ 20 n≥4 Besar sampel untuk 6 kelompok: 24 3.5 Rancangan Penelitian Mencit dipelihara dalam kandang plastik dengan anyaman kawat sebagai penutup. Kandang ditempatkan dalam ruangan yang memiliki ventilasi dan mendapat cahaya matahari secara tak langsung. Kandang, tempat makan dan minum dibersihkan sedikitnya tiga kali dalam seminggu. Sebelum perlakuan, mencit diaklimatisasi selama seminggu. Pemberian makan dan minum dilakukan setiap hari secara ad libitum. Pakan yang diberikan berupa pellet c-05, produksi PT. Charoen Pokphan Medan dan aquades. Sampel yang terdiri dari 24 ekor mencit dibagi secara acak dalam 6 kelompok masing-masing 4 ekor. Tiap kelompok diberi kode kelompok I, II, III, IV, V dan VI.
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
Perlakuan diberikan sesuai dengan kelompoknya. Sebelum perlakuan, lebih dulu dilakukan penimbangan berat badan mencit. Bahan uji diberikan secara oral dengan menggunakan sonde yaitu alat suntik dengan jarum yang ujungnya ditumpulkan. Sonde dimasukkan dengan hati-hati, kira-kira mencapai lambung. Waktu pemberian bahan uji diusahakan tetap diantara jam 09.00 sampai dengan jam 10.00 WIB.Volume pemberian bahan adalah 0,1 mL/10 g BB, diberikan setiap hari selama 28 hari (Ngatidjan, 1991). Dosis Pb yang diberikan pada masing-masing kelompok dapat dilihat pada tabel berikut ini: Tabel 1. Dosis Pb Asetat pada Kelompok Perlakuan Kelompok Dosis Pb Asetat (mg/kg BB) I 0 (Kontrol) II 5 III 10 IV 20 V 40 VI 80 __________________________________________________________________
Setelah 4 minggu, perlakuan dihentikan. Satu hari setelah perlakuan dihentikan, berat badan mencit ditimbang dan dibunuh secara dislokasi leher, kemudian dilakukan pengambilan darah melalui punksi jantung sebanyak lebih kurang 0,5 – 1 mL dan dipersiapkan untuk pengukuran kadar malondialdehida plasma dan jumlah eritrosit. Konsentrasi Pb yang dipakai dalam penelitian ini dan lamanya waktu pemberian dimodifikasi dari penelitian yang dilakukan oleh Aykin-Burns dan kawankawan yang meneliti efek oksidatif terhadap darah tikus yang diberi Pb asetat dengan
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
konsentrasi 2 ppm pada air minum selama 4 minggu dan penelitian El-Ashmawy dan kawan-kawan yang memberi Pb asetat 0,5% pada mencit setiap hari selama 8 minggu untuk menilai peroksidasi lipid pada hati mencit.
Gambar 2. Pemberian Perlakuan pada Mencit 3.6 Prosedur Pemeriksaan 3.6.1 Pengambilan Sampel Darah Pengambilan sampel darah dilakukan dari jantung. Adapun alat dan bahan yang digunakan adalah: spuit 1 ml, tabung mikrosentrifugasi berisi EDTA sebagai antikoagulan, tabung mikrosentrifugasi kosong dan mikrosentrifugasi. Cara kerja: darah diambil sebanyak 0,5 – 1 ml dengan menggunakan spuit, dimasukkan ke tabung yang telah berisi EDTA. Setelah diambil untuk pemeriksaan hitung eritrosit, sisa darah disentrifugasi pada kecepatan 3500 rpm selama 5 menit.
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
Cairan plasma darah yang telah terpisah dari bagian padat darah segera dipindahkan ke tabung mikrosentrifuge kosong (NWLSSTM Malondialdehyde Assay). 3.6.2 Pengukuran Kadar MDA Plasma Pengukuran kadar MDA plasma dilakukan menurut metode yang digunakan Rao dan kawan-kawan dalam Hsieh dan kawan-kawan dan metode NWLSSTM Malondialdehyde Assay yang telah dimodifikasi. Alat dan bahan yang diperlukan: pipet 10, 200 µL, pipet tip, stir bar, tabung mikrosentrifugasi polipropilena, semimikro
kuvet,
spektrofotometer,
vorteks,
magnetic
stirrer,
water
bath,
mikrosentrifugasi, 2-thiobarbituric acid, asam asetat glasial, natrium hidroksida, malondialdehida bis dan aquabides. Persiapan reagensia dimulai dengan membuat reagensia TBA (thiobarbituric acid) dengan melarutkan 0,67 g 2 thiobarbituric acid dalam 100 ml aquabidest, kemudian ditambahkan 0,5 g natrium hidroksida dan 100 ml asam asetat glasial. Selanjutnya membuat larutan serial standar dari larutan stok MDA 125 µM yang dilarutkan dalam aquabides, seperti dapat dilihat pada tabel di bawah ini:
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
Tabel 2. Persiapan MDA Standar untuk Spektrofotometer Nomor Standar
Konsentrasi MDA Volume MDA Volume Standar (µM) 125 µM (µl) aquabides (µl) 8 50 400 600 7 25 200 800 6 10 80 920 5 5 40 960 4 2,5 20 980 3 1,25 10 990 2 0,625 5 995 1 0 0 1000 __________________________________________________________________
Setelah diperoleh delapan larutan serial standar MDA dengan konsentrasi yang berbeda, semua standar ini kemudian diproses sebagaimana prosedur pembuatan sampel untuk pengukuran kadar malondialdehyde pada spektrofotometer, untuk mendapatkan kurve standar MDA yang akan menjadi faktor kali pengukuran kadar MDA sampel.
Gambar 3. MDA Standar untuk Spektrofotometer Keterangan: dari kiri ke kanan, tabung 1: larutan standar 0 µM, tabung 2: larutan standar 0,625 µM, tabung 3: larutan standar 1,25 µM, tabung 4: larutan standar 2,5 µM, tabung 5: larutan standar 5 µM, tabung 6: larutan standar 10 µM, tabung 7: larutan standar 25 µM, tabung 8: larutan standar 50 µM.
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
Prosedur kerja: sebanyak 100 µl sampel (plasma darah) atau standar dimasukkan dalam tabung mikrosetrifuge yang telah dilabel. Pada masing-masing tabung ditambahkan aquabidest 0,9 ml. Pada sampel atau standar tersebut, selanjutnya ditambahkan TBA reagent 0,5 ml. Tabung berisi larutan kemudian dipanaskan di dalam waterbath pada suhu 950C selama 1 jam, selanjutnya disentrifugasi pada kecepatan 7000 rpm selama 10 menit. Supernatan yang diperoleh diukur absorbansinya menggunakan spektrofotometer pada panjang gelombang 534 nm.
Gambar 4. Pemanasan Larutan Sampel dalam Waterbath 3.6.3 Penghitungan Jumlah Eritrosit Pada pemeriksaan ini digunakan beberapa alat dan bahan yaitu pipet eritrosit, kamar hitung Improved Neubauer, kaca penutup, reagensia Hayem dan darah (whole
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
blood). Pipet eritrosit diisi dengan darah sampai 0,5, kemudian sambil menahan darah pada ujung pipet isikan dengan larutan Hayem sampai garis 101. Ujung pipet diletakkan pada posisi horizontal agar cairan tidak keluar dan kedua ujung pipet ditekan, kemudian digoyang-goyang selama 3-5 menit. Sebanyak 3 tetes cairan dibuang dan dengan posisi 300 masukkan cairan ke dalam kamar hitung yang telah ditutup dengan kaca penutup. Setelah 2 menit, eritrosit dihitung di bawah mikroskop dengan pembesaran 40 kali. Jumlah eritrosit dihitung dengan cara, bidang yang dihitung adalah 5 bidang kecil E1+E2+E3+E4+E5. Dengan pengenceran eritrosit 200 kali, dan tinggi kamar hitung 1/10 mm, seluruh permukaan kamar hitung adalah 1/5 mm, maka faktor perkaliannya adalah 5 * 10 * 200 = 10000 / mm3. Jumlah eritrosit adalah: (E1 + E2 + E3 + E4 + E5 ) * 10000 / mm3 (Aman et al, 2007). 3.7 Variabel Penelitian Variabel bebas dalam penelitian ini adalah Pb asetat dalam konsentrasi 0%, 0,05%, 0,1%, 0,2%, 0,4%, dan 0,8%. Variabel terikat dalam penelitian ini adalah konsentrasi MDA plasma dan jumlah eritrosit. 3.8 Analisis Data Data yang diperoleh dianalisis dengan program komputer SPSS 11. Dicari apakah terdapat perbedaan kadar MDA dan jumlah eritrosit antara kelompok perlakuan, menggunakan uji Analisis Varian (Anova) satu arah atau uji Kruskal Wallis. Jika terdapat perbedaan yang bermakna maka dilanjutkan dengan uji Tukey
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
pada tingkat kemaknaan p < 0,05. Hubungan antara kadar MDA dan jumlah eritrosit dianalisis dengan korelasi Pearson.
KERANGKA KERJA
24 mencit 30-40gr I(Pb0 mg/kg)
II(Pb5 mg/kg)
III(Pb10 mg/kg)
IV(Pb20 mg/kg)
V(Pb40 mg/kg)
VI(Pb80 mg/kg)
Setelah 4 minggu: -Kadar MDA plasma -Jumlah eritrosit
Gambar 5. Kerangka Kerja
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Plumbum telah diketahui sebagai bahan toksik dalam hampir semua bentuk kimianya. Zat ini masuk ke dalam tubuh dengan cara terinhalasi, termakan dan terminum. Tingkat pemaparan ringan, sedang dan tinggi baik di lingkungan umum ataupun di tempat kerja, akan menimbulkan gangguan dalam fungsi fisiologis dan metabolisme tubuh. Penelitian ini dilakukan untuk melihat efek pemberian beberapa konsentrasi Pb terhadap terjadinya peroksidasi lipid yang diukur sebagai kadar MDA plasma dan akibatnya
terhadap
kerusakan
atau
lisisnya
eritrosit.
Beberapa
penelitian
menunjukkan bahwa patogenesa kerusakan jaringan oleh pemaparan Pb adalah efek stres oksidatif yang ditimbulkannya. Secara keseluruhan efek Pb terhadap tubuh adalah menyebabkan gangguan keseimbangan pro-oksidan dan anti-oksidan (GurerOrhan et al, 2004). Peroksidasi lipid sebagai dampak dari meningkatnya pro-oksidan dan diukur sebagai kadar MDA didapati meningkat pada hati dan otak setelah pemberian Pb dan peningkatan tersebut lebih dominan terjadi pada eritrosit (AykinBurns et al, 2002).
4.1 Kadar MDA Plasma dan Jumlah Eritrosit Perlakuan diberikan selama 28 hari, dimulai dari kelompok V dan VI, kemudian kelompok III dan IV, setelah itu kelompok I dan II. Data penelitian
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
diperoleh berupa kadar MDA plasma dan jumlah eritrosit, yang didapatkan satu hari setelah perlakuan selesai, dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Tabel 3. Kadar MDA Plasma dan Jumlah Eritrosit Hewan Uji Kelompok Hewan Uji Kadar MDA (µM) Jumlah Eritrosit(*10 6) I 1 38,60 2,30 I 2 17,37 2,51 I 3 16,78 2,40 I 4 38,01 2,32 II 5 27,10 1,38 II 6 38,21 1,26 II 7 39,96 2,53 II 8 30,42 2,01 III 9 39,96 1,60 III 10 36,06 2,24 III 11 32,36 2,00 III 12 38,79 2,63 IV 13 40,74 1,93 IV 14 38,40 2,60 IV 15 57,68 2,09 IV 16 27,49 2,21 V 17 75,01 1,47 V 18 22,43 2,56 V 19 33,14 1,36 V 20 55,54 1,68 VI 21 39,57 1,40 VI 22 34,51 1,85 VI 23 31,97 1,96 VI 24 52,42 0,69 _______________________________________________________________
4.2 Rerata Kadar MDA Plasma dan Jumlah Eritrosit Kadar rerata MDA plasma hewan uji pada masing-masing kelompok perlakuan, didapati adanya peningkatan dari kelompok yang mendapat Pb dengan konsentrasi terkecil sampai yang mendapat konsentrasi Pb lebih besar, kecuali untuk
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
kelompok VI (mendapat Pb 0,8%). Nilai tersebut dapat dilihat pada grafik di bawah ini.
46.53
50 40 30
33.92
36.79
41.08
39.62
27.69
[MDA] 20 10 0 I
II
III
IV
V
VI
Kelompok
Grafik 1. Rerata Kadar MDA Plasma Kelompok dengan pemberian Pb 0,8% diperoleh kadar MDA 39,62 µM, justru lebih rendah dari kelompok yang mendapat Pb 0,2% (41,08 µM) dan kelompok yang mendapat Pb 0,4% (46,53 µM). Hal ini tampaknya sejalan dengan penelitian Sipos terhadap cairan empedu ayam ternak yang diberi Pb dengan dosis berbeda (400 dan 600 mg/Kg). Dalam penelitian tersebut hasil pengukuran dua parameter peroksidasi lipid yaitu TBA-reactive products (dalam hal ini MDA) dan Dieneconjugates menunjukkan nilai yang lebih rendah pada ayam ternak yang mendapat Pb dengan dosis lebih tinggi (Sipos et al, 2003). Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa Pb menganggu proses metabolisme tubuh pada rentang konsentrasi terkecil yang diberikan. Pemberian Pb dengan rentang konsentrasi terkecil (0,05%) ternyata meningkatkan peroksidasi lipid pada darah mencit bila dibandingkan dengan mencit-mencit yang tidak dipapar Pb. Kadar MDA
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
tersebut terus meningkat pada kelompok-kelompok yang mendapat Pb dengan konsentrasi lebih tinggi sampai rentang konsentrasi 0,4%. Hal ini menunjukkan bahwa peroksidasi lipid meningkat sejalan dengan peningkatan konsentrasi Pb yang diberikan dalam rentang tertentu. Kadar MDA yang lebih rendah pada kelompok yang mendapat Pb dengan rentang konsentrasi tertinggi (0,8%) bila dibandingkan dengan kelompok yang mendapat Pb konsentrasi 0,2% dan 0,4%, belum dapat dijelaskan. Stres oksidatif mungkin bukan satu-satunya pato-mekanisme kerusakan jaringan oleh karena Pb. Hal ini dikuatkan dengan menurunnya parameter peroksidasi lipid pada pemberian Pb dosis tinggi, sementara kerusakan jaringan yang ditimbulkannya secara histologis lebih berat (Sipos et al, 2003). Rerata jumlah eritrosit pada semua kelompok yang mendapat Pb didapati lebih kecil bila dibandingkan dengan kelompok kontrol. Nilai tersebut dapat dilihat pada grafik di bawah ini.
2.5
2.38 2.2
2.11 2
Jumlah Eritrosit (juta)
1.79
1.76 1.47
1.5 1 0.5 0 I
II
III
IV
V
VI
Kelompok
Grafik 2. Rerata Jumlah Eritrosit
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
Dari enam kelompok hewan uji, rerata jumlah eritrosit yang terkecil terdapat pada kelompok VI, kelompok yang mendapat Pb dengan konsentrasi paling besar. Nilai rerata jumlah eritrosit pada kelompok mencit yang mendapat Pb 0,05% lebih rendah dari kelompok yang mendapat Pb 0,1% dan 0,2%, hal ini dimungkinkan oleh karena adanya variasi individu atau oleh karena bias pengambilan darah sampel. Jika nilai ekstrim rendah yang diperoleh pada pengumpulan data dari kelompok 0,05% dikeluarkan, maka rerata jumlah eritrosit pada kelompok 0,05% tersebut akan meningkat di atas kelompok mencit yang mendapat Pb 0,1% dan 0,2%.
4.3 Uji Normalitas menurut Shapiro-Wilk Test Sebelum data diolah lebih jauh secara statistik, dilakukan uji normalitas terlebih dahulu untuk kemudian menentukan uji analisis statistik yang sesuai. Tabel 4. Uji Normalitas Data Kadar MDA Plasma Data Kadar MDA N Rerata Shapiro-Wilk Sig. __________________________________________________________________ I 4 27.69 .753 .041 II 4 33.92 .904 .449 III 4 36.79 .942 .668 IV 4 41.08 .956 .751 V 4 46,53 .962 .789 VI 4 39.62 .893 .396 __________________________________________________________________ •
Jika p >0,05, data berdistribusi normal
•
Jika p <0,05, data berdistribusi tidak normal
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
Uji normalitas data di atas menunjukkan bahwa semua data MDA plasma berdistribusi normal, kecuali untuk kelompok I. Tabel 5. Uji Normalitas Data Jumlah Eritrosit Data Jumlah Eritrosit I II III IV V VI
N 4 4 4 4 4 4
Rerata 2.38 1.79 2.11 2.20 1.76 1.47
Shapiro-Wilk .911 .915 1.000 .943 .830 .900
•
Jika p >0,05, data berdistribusi normal.
•
Jika p <0,05, data berdistribusi tidak normal.
Sig. .488 .507 1.000 .670 .168 .432
Semua data jumlah eritrosit, berdasarkan uji normalitas di atas adalah berdistribusi normal.
4.4 Uji Statistik Perbedaan Kadar MDA Analisis statistik yang digunakan untuk mencari perbedaan rerata kadar MDA dari beberapa kelompok perlakuan dalam penelitian ini, berdasarkan distribusi datanya adalah uji Kruskal Wallis. Tabel 6. Uji Kruskal Wallis Data Kadar MDA N Rerata Chi-Square df Sig. MDA 24 37.60 3.589 5 .610 __________________________________________________________________
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
•
Jika p < 0,05, berbeda bermakna.
•
Jika p > 0,05, tidak berbeda bermakna.
Kadar MDA plasma mencit dari kelompok-kelompok yang mendapat Pb dengan konsentrasi berbeda, berdasar uji statistik di atas tidak berbeda secara bermakna. Pada penelitian ini diperoleh kadar MDA plasma dari mencit-mencit perlakuan yang cendrung meningkat mulai dari rentang konsentrasi terendah sampai yang paling tinggi bila dibandingkan dengan mencit-mencit yang bebas dari Pb, meskipun secara statistik nilainya tidak berbeda secara bermakna. Kelompok yang bebas Pb dengan kadar MDA 27,69 µM, kelompok yang mendapat Pb 0,05% dengan kadar MDA 33,92 µM, kelompok yang mendapat Pb 0,1% mempunyai kadar MDA 36,79 µM, kelompok yang mendapat Pb 0,2% mempunyai kadar MDA 41,08 µM dan kelompok yang mendapat Pb 0,4% mempunyai kadar MDA tertinggi yaitu 46,53 µM.
4.5 Uji Statistik Perbedaan Jumlah Eritrosit Analisis statistik untuk mencari perbedaan rerata jumlah eritrosit diantara kelompok-kelompok dalam penelitian ini, berdasar distribusi datanya adalah uji Anova satu arah. Data lebih dahulu diuji homogenitas variannya. Data jumlah eritrosit berdasar uji di atas mempunyai varian yang sama, dengan demikian data tersebut memenuhi syarat dianalisis menggunakan uji Anova. Uji statistik ini dapat dilihat pada tabel berikut.
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
Tabel 7. Uji Anova Jumlah Eritrosit df F Sig. Antar kelompok 5 2.158 .105 Dalam kelompok 18 . . __________________________________________________________________ •
Jika p < 0,05, berbeda bermakna.
•
Jika p > 0,05, tidak berbeda bermakna.
Rerata jumlah eritrosit mencit dalam kelompok-kelompok yang mendapat Pb dengan berbagai konsentrasi, berdasar analisis statistik di atas tidak menunjukkan perbedaan yang bermakna. Jumlah eritrosit pada mencit-mencit perlakuan dalam penelitian ini secara statistik tidak menunjukkan perbedaan yang bermakna, tetapi rerata jumlah eritrosit kelompok yang bebas dari Pb nyata lebih tinggi dibanding kelompok-kelompok yang mendapat Pb. Jumlah eritrosit paling rendah didapati berturut-turut pada kelompok yang mendapat Pb dengan konsentrasi 0,4% dan 0,8%. Hal ini tampaknya sejalan dengan beberapa literatur yang menjelaskan bahwa hemolisis dan anemia adalah tanda klinis yang dijumpai pada keracunan Pb (Pagliuca et al, 1990).
4.6 Korelasi Kadar MDA dan Jumlah Eritrosit Peningkatan kadar MDA plasma dengan terjadinya penurunan jumlah eritrosit dalam darah mencit yang mendapat pemberian Pb, diuji dengan menggunakan uji
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
korelasi Product Moment Pearson. Uji statistik tersebut dapat dilihat pada tabel berikut. Tabel 8. Uji Korelasi Kadar MDA dan Jumlah Eritrosit MDA 1
MDA
Eritrosit - .415 .044 24 1
Korelasi Pearson Sig. (2 tailed) N 24 Eritrosit Korelasi Pearson - .415 Sig. (2 tailed) .044 N 24 24 __________________________________________________________________ •
Jika p < 0,05, bermakna.
•
Jika p > 0,05, tidak bermakna
Uji statistik antara kadar MDA dan jumlah eritrosit dalam penelitian ini menunjukkan adanya korelasi negatif (r = -.415) dan korelasi tersebut bermakna (p = 0,044). Hal ini menunjukkan bahwa peroksidasi lipid yang berlangsung dalam darah mencit menyebabkan terjadinya lisis eritrosit atau hemolisis yang menyebabkan pula penurunan jumlah eritrosit. Peroksidasi pada fosfolipid
membran eritrosit
menyebabkan destabilitas membran dan menurunkan fluiditasnya, yang kemudian meningkatkan kecepatan hemolisis. Hemolisis menjadi dampak akhir dari peroksidasi lipid oleh karena reactive oxygen species di membran eritrosit. Pb juga berikatan langsung dengan fosfatidil kolin membran eritrosit yang menyebabkan kadar fosfolipid membran menurun. Selain hal tersebut, Pb juga menyebabkan hemolisis oleh karena memicu oksidasi hemoglobin dalam eritrosit. Anemia yang timbul akibat
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
hemolisis pada keracunan Pb secara mikroskopis adalah anemia normokrom atau hipokrom. Peningkatan kadar molekul ALA oleh karena dihambatnya kerja enzim DALAD, dapat memicu terbentuknya hidrogen peroksida, radikal superoksid dan radikal hidroksil. Molekul-molekul reactive oxygen species yang meninggi oleh karena Pb ini diikuti pula dengan menurunnya hampir semua enzim dan molekul pertahanan anti oksidan seperti glutation, glutation peroksidase, katalase, superoksid dismutase, glutation reduktase dan glukosa 6 fosfat dehidrogenase. Enzim terakhir ini membentuk molekul pereduksi NADPH di luar mitokondria, sehingga menjadi satusatunya sumber NADPH pada eritrosit (Gurer & Ercal, 2000). Anemia pada keracunan Pb juga disebabkan oleh terhambatnya sintesis heme yang membentuk hemoglobin, dikarenakan Pb mengikat DALAD, enzym kunci dalam biosintesa heme. Hal ini tampaknya dapat menjelaskan hasil hitung jumlah eritrosit dalam penelitian ini, khususnya pada kelompok mencit yang mendapat Pb 0,8%. Pada kelompok mencit yang mendapat Pb 0,8%, tingkat peroksidasi lipid atau stres oksidatif lebih ringan dibandingkan kelompok mencit yang mendapat Pb 0,2% dan 0,4%, akan tetapi jumlah eritrosit pada kelompok 0,8% adalah yang paling rendah. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa menurunnya jumlah eritrosit pada kelompok 0,8% tersebut tidak hanya disebabkan oleh stres oksidastif tetapi dapat juga oleh karena gangguan sintesis hemoglobin. Peroksidasi lipid yang berlangsung di eritrosit dan pemeriksaan mikroskopis eritrosit sangat disayangkan tidak dilakukan dalam penelitian ini.
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan 1. Plumbum yang masuk ke dalam tubuh, menimbulkan gangguan fungsi fisiologis dan metabolisme melalui efek stres oksidatif, yang terlihat dari meningginya parameter peroksidasi lipid jaringan. 2. Pemberian Pb dengan rentang konsentrasi terendah (0,05%) ternyata sudah dapat meningkatkan peroksidasi lipid yang diukur dengan kadar MDA plasma. 3. Keracunan Pb menyebabkan menurunnya jumlah sel darah merah (eritrosit). 4. Penurunan jumlah eritrosit oleh keracunan Pb berhubungan dengan meningkatnya peroksidasi lipid dalam darah.
5.2 Saran 1. Perbedaan data hasil pengukuran dalam penelitian ini secara statistik tidak bermakna, hal ini dimungkinkan oleh karena jumlah sampel yang kecil, untuk itu perlu dilakukan penelitian yang sama dengan jumlah sampel lebih besar. 2. Perlu diteliti lebih jauh parameter lain dari stres oksidatif seperti kadar atau aktivitas molekul-molekul pro-oksidan dan anti-oksidan pada keracunan Pb, untuk mengetahui molekul apa saja yang dipengaruhi Pb sehingga menimbulkan ketidak seimbangan pro-oksidan dan anti-oksidan yang berefek pada meningkatnya peroksidasi lipid.
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
3. Perlu diteliti lebih lanjut efek Pb yang masuk ke tubuh melalui inhalasi (saluran nafas) dibandingkan melalui saluran cerna, mengingat inhalasi adalah jalan masuk utama. 4. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh variasi konsentrasi Pb terhadap kadar MDA plasma, dalam jangka waktu yang sama, perlu diteliti lebih lanjut pengaruh tersebut berdasar perbedaan waktu / lama pemaparan. 5. Perlu diteliti lebih jauh pato-mekanisme lain dari efek merusak Pb selain stres oksidatif.
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
DAFTAR PUSTAKA
Aman, A.K., Ganie, R.A., Kar, A.S., Siregar, Y., Lubis, B., Arifin, Z., et al. 2007. Buku rancangan pengajaran: Hematologic & immunologic system. Medical Education Unit, Fak. Kedokteran. USU. Aykin-Burns, N., Laegeler, A., Kellogg, G., Ercal, N. 2003. Oxidative effects of lead in young and adult fisher 344 rats. Arch. Environ. Contam. Toxicol. 44: 417420. Devlin, M.T. 2002. Bioenergetics and oxidative metabolism In: Biochemistry with clinical correlations. 5th ed. Wiley-liss, Canada. 590-592. Ding, Y., Gonick, H.C., Vaziri, N.D. 2000. Lead promotes hydroxyl radical generation and lipid peroxidation in cultured aortic endothelial cells. Am J Hypertens. 13: 552-555. El-Ashmawy, I.M., Ashry, K.M., El-Nahas, A.F., Salama, O.M. 2006. Protection by turmeric and myrrh against liver oxidative damage and genotoxicity induced by lead acetate in mice. Basic & Clinical Pharmacology & Toxicology. 98:3237. Ercal, N., Gurer, H., Aykin-Burns, N. 2001. Toxic metals and oxidative stress. Part 1. Mechanisms involved in metal induced oxidative damage. Curr Top Med Chem. 1:529-539 Federer, W.Y. 1963. Experimental design theory and application. New York, Mac Millan. 544. Fracasso, M.E., Perbellini, L., Solda, S., Talamini, G., Franceschetti, P. 2002. Lead induced DNA strand breaks in lymphocytes of exposed workers: role of ROS and protein kinase C. Mutation Research. 515: 159-169. Gajawat, S., Sancheti, G., Goyal, P.K. 2006. Protection against lead-induced hepatic lesions in swiss albino mice by ascorbic acid. Pharmacologyonline. 1: 140149 Gurer, H., Ercal, N. 2000. Can antioxidants be beneficial in the treatment of lead poisoning? Free Radic Biol Med. 29 (10): 927-945.
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
Gurer-Orhan, H., Sabir, H.U., Ozgunez, H. 2004. Correlation between clinical indicators of lead poisoning and oxidative stress parameters in controls and lead exposed workers. Toxicology. 195:147-154.
Kasperczyk, S., Birkner, E., Kasperczyk, A., Zalejska-Fiolka, J. 2004. Activity of superoxide dismutase and catalase in people protractedly exposed to lead compounds. Ann Agric Environ Med. 11: 291-296. Lim, S., Doherty, J.D., Salem, N,Jr. 2005. Lead exposure and (n-3) fatty acid deficiency during rat neonatal development alter liver, plasma, and brain polyunsaturated fatty acid composition. J. Nutr. 135:1027-1033. Mc Kee, T., Mc Kee, J.R. 2003. Aerobic metabolism II: electron transport and oxidative phosphorylation In: Biochemistry the molecular basis of life. 3rd ed. McGraw-Hill, NY 10020. 319-326. MSDS-Material Safety Data Sheet. 2006. Lead nitrate. MSDS no L3130. p 1-8 Ngatidjan. 1991. Metode laboratorium dalam toksikologi. UGM, Yogyakarta. Pagliara, P., Carla, C.E., Caforio, S., Chionna, A., Massa, S., Abbro, L., Dini, L. 2003. Kupffer cells promote lead nitrate-induced hepatocyte apoptosis via oxidative stress. Comparative Hepatology. 2 (8): 1-13. Pagliuca, A., Mufti, G.J., Baldwin, D., Lestas, A.N., Wallis, R.M., Bellingham, A.J. 1990. Lead poisoning: clinical, biochemical and haematological aspects of a recent outbreak. J Clin Pathol. 43: 277-281. Patrick, L. 2006. The role of free radical damage and the use of antioxidants in the pathology and treatment of lead toxicity. Altern Med Rev 11(2): 114-127 Quinlan, G.J., Halliwell, B., Moorehouse, C.P., Gutteridge, J.M.C. 1988. Action of lead and aluminium on iron stimulated lipid peroxidation in liposomes, erythrocytes and rat liver microsomal fractions. Biochemica et Biophysica Acta. 962: 196-200. Sipos, P., Szentmihalyi, K., Feher, E., Abaza, M., Szilagyi, M., Blazovics, A. 2003. Some effects of lead contamination on liver and gallbladder bile. Acta Biologica Szegediensis. 47(1-4): 139-142
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
Snyder, J.E., Filipov, N.M., Parsons, P.J., Lawrence, D.A. 2000. The efficiency of maternal transfer of lead and its influence on plasma IgE and splenic cellularity of mice. Toxicological Sciences. 57: 87-94. Tong, S., Von-schimding, Y.E., Prapamontol, T. 2000. Environmental lead exposure: a public health problem of global dimensions. Bull WHO 78: 1068-1077. WHO-World Health Organization. 1977. Lead. Environmental health criteria no. 3, Geneva, WHO. Winarno, F.G. 1993. Pangan, Gizi, Teknologi dan Konsumen. Penerbit PT Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. Wozniak, K., Blasiak, J. 2003. In vitro genotoxicity of lead acetate: induction of single and double DNA strand breaks and DNA-protein cross-links. Mutat.Res. 535: 127-139. Zhao, Z., Li, R., Sun, L., Li, Z., Yang, R. 2004. Effect of lead exposure on the immune function of lymphocytes and erythrocytes in preschool children. J. Zhejiang Univ SCI. 5 (8): 1001-1004.
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
Lampiran 1 Data kadar MDA, Senin, 10 september 2007 NO CONC 1 75,018 2 22,435 3 33,147 4 55,543 5 39,573 6 34,510 7 31,978 8 52,427 9 39,963 Ket: no 1 s/d 4 kelompok 0,4%; no 5 s/d 8 kelompok 0,8%; no 9 kelompok 0,1%. Data kadar MDA, Rabu, 12 September 2007 NO CONC 1 40,742 2 38,405 3 57,685 4 36,068 5 32,368 Ket: no 1 s/d 3 kelompok 0,2%; no 4 s/d 5 kelompok 0,1%. Data kadar MDA, Selasa, 18 September 2007 NO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
CONC 38,794 27,499 38,600 17,372 16,787 38,015 27,109 38,210 39,963 30,420
Ket: no 1 kelompok 0,1%; no 2 kelompok 0,2%; no 3 s/d 6 kelompok K; no 7 s/d 10 kelompok 0,05%.
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
Data jumlah eritrosit, senin 10 September 2007 NO KODE ERIT ( * 106 ) / mm3 SAMPEL 1 6 1,85 2 4 1,68 3 7 1,96 4 8 0,69 5 1 1,47 6 2 2,56 7 3 1,36 8 5 1,40 9 9 1,60 Ket: kode 1 s/d 4 kelompok 0,4%; kode 5 s/d 8 kelompok 0,8%; kode 9 kelompok 0,1%. Data jumlah eritrosit, Rabu 12 September 2007 NO KODE ERIT ( * 106 ) / mm3 SAMPEL 1 1 1,93 2 2 2,60 3 3 2,09 4 4 2,24 5 5 2,00 Ket: kode 1 s/d 3 kelompok 0,2%; kode 4 s/d 5 kelompok 0,1%. Data jumlah eritrosit, Selasa 18 September 2007 NO KODE ERIT ( * 106 ) / mm3 SAMPEL 1 1 2,63 2 2 2,21 3 3 1,38 4 4 1,26 5 5 2,53 6 6 2,01 7 7 2,30 8 8 2,51 9 9 2,40 10 10 2,32 Ket: kode 1 kelompok 0,1%; kode 2 kelompok 0,2%; kode 3 s/d 6 kelompok 0,05%; kode 7 s/d 10 kelompok K.
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
Lampiran 2 Tests of Normality a
kelompok perlakuan Pbk Pb0,05 Pb0,1 Pb0,2 Pb0,4 Pb0,8
konsentrasi MDA(mikroMolar)
Kolmogorov-Smirnov Statistic df Sig. .300 4 .257 4 .223 4 .261 4 .216 4 .252 4
. . . . . .
Statistic .753 .904 .942 .956 .962 .893
Shapiro-Wilk df 4 4 4 4 4 4
Sig. .041 .449 .668 .751 .789 .396
a. Lilliefors Significance Correction
Descriptives konsentrasi MDA(mikroMolar)
N Pbk Pb0,05 Pb0,1 Pb0,2 Pb0,4 Pb0,8 Total
4 4 4 4 4 4 24
Mean 27.6935 33.9255 36.7982 41.0828 46.5358 39.6220 37.6096
Std. Deviation 12.26064 6.15255 3.37437 12.48251 23.46965 9.10190 12.85459
Std. Error 6.13032 3.07627 1.68718 6.24126 11.73483 4.55095 2.62393
95% Confidence Interval for Mean Lower Bound Upper Bound 8.1841 47.2029 24.1354 43.7156 31.4289 42.1676 21.2203 60.9452 9.1903 83.8812 25.1388 54.1052 32.1816 43.0376
Minimum 16.79 27.11 32.37 27.50 22.44 31.98 16.79
Maximum 38.60 39.96 39.96 57.69 75.02 52.43 75.02
Test of Homogeneity of Variances MDA Levene Statistic 4.279
df1
df2 5
18
Sig. .010
Ranks
konsentrasi MDA(mikroMolar)
kelompok perlakuan Pbk Pb0,05 Pb0,1 Pb0,2 Pb0,4 Pb0,8 Total
N 4 4 4 4 4 4 24
Mean Rank 7.50 10.38 13.38 15.50 14.50 13.75
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
Test Statisticsa,b
Chi-Square df Asymp. Sig.
MDA 3.589 5 .610
a. Kruskal Wallis Test b. Grouping Variable: KELOMPOK
Means plot
Mean konsentrasi MDA(mikroMolar)
50
40
30
20 Pbk
Pb0,05
Pb0,1
Pb0,2
Pb0,4
Pb0,8
kelompok perlakuan
Analisis eritrosit Tests of Normality a
jml erit(juta)
kelompok perlakuan Pbk Pb0,05 Pb0,1 Pb0,2 Pb0,4 Pb0,8
Kolmogorov-Smirnov Statistic df Sig. .244 4 .259 4 .143 4 .247 4 .314 4 .242 4
. . . . . .
Statistic .911 .915 1.000 .943 .830 .900
Shapiro-Wilk df 4 4 4 4 4 4
Sig. .488 .507 1.000 .670 .168 .432
a. Lilliefors Significance Correction
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
Descriptives jml erit(juta)
N Pbk Pb0,05 Pb0,1 Pb0,2 Pb0,4 Pb0,8 Total
Mean 2.3825 1.7950 2.1175 2.2075 1.7675 1.4750 1.9575
4 4 4 4 4 4 24
Std. Deviation .09535 .59017 .43177 .28570 .54476 .57669 .51162
Std. Error .04768 .29508 .21588 .14285 .27238 .28834 .10443
95% Confidence Interval for Mean Lower Bound Upper Bound 2.2308 2.5342 .8559 2.7341 1.4305 2.8045 1.7529 2.6621 .9007 2.6343 .5574 2.3926 1.7415 2.1735
Minimum 2.30 1.26 1.60 1.93 1.36 .69 .69
Maximum 2.51 2.53 2.63 2.60 2.56 1.96 2.63
Test of Homogeneity of Variances ERIT Levene Statistic 1.860
df1
df2 5
Sig. .152
18
ANOVA ERIT
Between Groups Within Groups Total
Sum of Squares 2.26E+12 3.76E+12 6.02E+12
df 5 18 23
Mean Square 4.512E+11 2.091E+11
F 2.158
Sig. .105
Means Plots 2.6
2.4
2.2
2.0
Mean jml erit(juta)
1.8
1.6
1.4
1.2 Pbk
Pb0,05
Pb0,1
Pb0,2
Pb0,4
Pb0,8
kelompok perlakuan
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
Korelasi Correlations MDA MDA
ERIT
Pearson Correlation Sig. (2-tailed) N Pearson Correlation Sig. (2-tailed) N
1 . 24 -.415* .044 24
ERIT -.415* .044 24 1 . 24
*. Correlation is significant at the 0.05 level (2-tailed).
Lampiran 3
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008
T.Helvi Mardiani : Pengaruh Pemberian Timbal (Pb) Terhadap Kadar Malondialdehyde (MDA) Plasma Dan Jumlah Eritrosit Mencit, 2008. USU Repository © 2008