UCAPAN TERIMAKASIH
Pertama-tama perkenankanlah penulis memanjatkan puji syukur ke hadapan Ida Sang Hyang Widhi Wasa / Tuhan Yang Maha Esa, karena hanya atas asung ware nugraha-Nya, maka disertasi ini yang berjudul: Ekstrak Daun Sirih Mencegah Disfungsi Endotel dengan Kadar Asam Urat, Malondialdehid, Ekspresi ICAM-1 Endotel Aorta Lebih Rendah dan Kadar SOD Lebih Tinggi pada Tikus Wistar Hiperurisemia, dapat diselesaikan dengan baik. Pada kesempatan ini perkenankanlah penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada Prof. Dr. dr. N. Adiputra, MOH. sebagai promotor, Prof. Dr. Ir. Ida Bagus Putra Manuaba, M.Phill. sebagai Kopromotor I, dan Dr. dr. I Dewa Made Sukrama, M.Si. Sp.MK.(K) sebagai Kopromotor II yang dengan penuh perhatian dan ketulusan
memberikan bimbingan, dorongan semangat, memberikan arahan, dan saran-saran selama penulis mengikuti program doktor, khususnya dalam penyelesaian disertasi ini. Ucapan terimakasih juga penulis sampaikan kepada Prof. Dr. dr. Ketut Suastika, SpPD-KE., Rektor Universitas Udayana dan Prof. Dr. dr. I Made Bakta, Sp.PD. (KHOM) Rektor sebelumnya, atas kesempatan yang telah diberikan kepada penulis untuk mengikuti pendidikan Program Doktor di Universitas Udayana dengan segala fasilitasnya. Ucapan terimakasih yang sama juga penulis sampaikan kepada Prof. Dr. dr. A.A. Raka Sudewi, Sp.S(K), Direktur Program Pascasarjana Universitas Udayana, atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk menjadi mahasiswa Program Doktor pada Program Pascasarjana Universitas Udayana. Penulis juga menyampaikan ucapan terimakasih kepada Dr. dr. Bagus Komang
Satriyasa, M.Repro., dan Dr. dr. I Wayan Putu Sutirta Yasa, M.Si., selaku Ketua dan Ketua sebelumnya Program Studi S3 Ilmu Kedokteran Program Pascasarjana Universitas Udayana yang telah memfasilitasi penulis dengan baik selama proses pendidikan hingga terwujudnya disertasi ini. Pada kesempatan ini tidak lupa pula penulis ucapkan terimakasih kepada Dr. Ida Bagus Dharmika, MA., dan Prof. Dr. Ida Bagus Gde Yudha Triguna selaku Rektor dan Rektor sebelumnya Universitas Hindu Indonesia, Prof. Dr. Drs. I Nengah Dasi Astawa, M.Si.,
i
Koordinator Kopertis Wilayah VIII atas ijin yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti pendidikan Program Doktor pada Program Pascasarjana Universitas Udayana. Penulis menyampaikan terimakasih yang tulus kepada tim penguji: Prof. Dr. dr. N.
Adiputra, MOH., Prof. Dr. Ir. Ida Bagus Putra Manuaba, M.Phill., Dr. dr. I Dewa Made Sukrama, M.Si. Sp.MK.(K), Prof. Dr. dr. J. Alex Pangkahila, M.Sc. Sp.And., Prof. Dr. Ni Putu Ristiati, M.Pd., Prof. Dr. dr. A.A. Raka Sudewi, Sp.S.(K), Prof. drh. I Nyoman Mantik Astawa, Ph.D., Dr. dr. I Wayan Putu Sutirta Yasa, M.Si. , yang telah banyak memberikan masukan, saran, dan koreksi sehingga disertasi ini dapat terwujud dengan baik. Ucapan terimakasih juga penulis sampaikan kepada para Dosen Program S3 Ilmu Kedokteran Pascasarjana Universitas Udayana atas segala ilmu yang diberikan untuk mendukung penyusunan disertasi ini. Demikian juga ucapan terimakasih penulis sampaikan kepada teman-teman mahasiswa Program Doktor angkatan tahun 2012 dan semua fihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu, atas segala dukungan, dorongan, bantuan dan kerjasamanya sehingga penulis dapat menyelesaikan disertasi ini. Penulis juga menyampaikan ucapan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada Pemerintah Republik Indonesia c.q. Menteri Ristekdikti melalui Tim Managemen Program Doktor yang telah memberikan bantuan financial dalam bentuk BPPS sehingga meringankan beban penulis dalam menyelesaikan pendidikan ini. Pada akhirnya penulis menyampaikan terimakasih dan penghargaan yang tulus kepada keluarga, khususnya kepada orangtua: I Ketut Sadri (Alm), dan Ni Wayan Suwet (Alm) atas segala tuntunan dan pengorbanannya yang telah beliau berikan sehingga penulis bisa menjadi seperti sekarang ini. Demikian juga kepada Paman I Ketut Kuaca dan Bibi Ni Nyoman Sodri atas segala bantuan dan dukungannya. Kepada istri tercinta Ketut Ayu Semadi Asri, SE. dan anakanak tersayang I Wayan Dananjaya Ryadi, I Made Basudeva Ryadi atas segala pengertian, dukungan dan pengorbanannya selama penulis mengikuti pendidikan Program Doktor ini. Semoga Ida Sang Hyang Widhi Wasa / Tuhan Yang Maha Esa selalu melimpahkan rahmat-Nya kepada semua pihak yang telah membantu pelaksanaan dan penyelesaian disertasi ini, serta kepada penulis sekeluarga.
Denpasar, Juli 2016 I Made Sumarya. ii
ABSTRAK EKSTRAK DAUN SIRIH MENCEGAH DISFUNGSI ENDOTEL DENGAN KADAR ASAM URAT, MALONDIALDEHID, EKSPRESI ICAM-1 ENDOTEL AORTA LEBIH RENDAH DAN KADAR SOD LEBIH TINGGI PADA TIKUS WISTAR HIPERURISEMIA Hiperurisemia sebagai faktor risiko penyakit kardiovaskular menyebabkan disfungsi endotel dengan meningkatkan stres oksidatif inflamasi dan menurunkan NO. Ekstrak daun sirih (Piper betle L.) memiliki bioaktivitas antioksidan, antiinflamasi dan inhibitor XO. Tujuan penelitian untuk membuktikan ekstrak daun sirih dapat mencegah disfungsi endotel yang disebabkan oleh hiperurisemia dengan kadar asam urat, MDA, ekspresi ICAM-1 endotel aorta lebih rendah dan kadar SOD darah lebih tinggi. Penelitian eksperimen ini dengan rancangan The Randomized Post Test Only Control Group Design. Menggunakan 24 ekor tikus Wistar (Rattus norvegicus) sebagai sampel, dibagi menjadi 4 kelompok dengan 4 perlakuan. (1) Kelompok Normal (KN) diberi pakan standar 50 g/kgbb/hari. (2) Kelompok Kontrol Negatif (K-) diberi pakan standar 50 g/kgbb/hari dan potasium oksonat 750 mg/kgbb/hari. (3) Kelompok Kontrol Positif (K+) diberi pakan standar 50 g/kgbb/hari, potasium oksonat 750 mg/kgbb/hari dan alopurinol 5 mg/kgbb/hari. (4) Kelompok Perlakuan dengan ekstrak daun sirih (PE) diberi pakan standar 50 g/kg bb/hari, potasium oksonat 750 mg/kg bb/hari dan ekstrak daun sirih 300 mg/kgbb/hari. Setelah 7 minggu perlakuan darah tikus dikumpulkan, diukur kadar asam urat, MDA, NO dan SODnya. Kemudian tikus dibedah diambil aortanya untuk ditentukan ekspresi ICAM-1 endotel aortanya. Data kadar asam urat, MDA, NO dan SOD darah serta ekspresi ICAM-1 endotel aortanya dianalisis dengan One-way ANOVA dan korelasi Pearson-Product Moment antara kadar asam urat dengan kadar MDA, NO, SOD dan ekspresi ICAM-1 endotel aorta pada tarap signifikansi (p<0,05). Hasil penelitian menunjukkan bahwa ada perbedaan yang signifikan (p<0,05) rata-rata kadar asam urat, MDA, SOD dan ekspresi ICAM-1 endotel aorta antara ke 4 kelompok perlakuan, tetapi rata-rata kadar NO tidak berbeda secara signifikan (p>0,05). Rata-rata kadar asam urat, MDA dan ekspresi ICAM-1 endotel aorta lebih rendah secara signifikan (p<0,05) dan rata-rata kadar SOD lebih tinggi secara signifikan (p<0,05) pada kelompok PE dibandingkan dengan kelompok K- (hiperurisemia). Ada korelasi positif antara kadar asam urat dengan kadar MDA, dan ekspresi ICAM-1 endotel aorta (p<0,05), tetapi tidak ada korelasi negatif dengan kadar SOD (p>0,05), dan tidak ada korelasi positif dengan kadar NO (p>0,05). Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa ekstrak daun sirih dapat mencegah/menghambat disfungsi endotel yang disebabkan oleh hiperurisemia dengan kadar asam urat, MDA, ekspresi ICAM-1 endotel aorta yang lebih rendah dan kadar SOD yang lebih tinggi, tetapi tidak dengan kadar NO yang lebih tinggi. Kata Kunci : Piper betle L., Disfungsi Endotel, Stres Oksidatif, Hiperurisemia.
iii
ABSTRACT BETEL LEAF EXTRACT PREVENTS ENDOTHELIAL DYSFUNCTION WITH URIC ACID LEVELS, MALONDIALDEHID, ICAM-1 EXPRESSION OF AORTIC ENDOTHELIAL LOWER AND HIGHER LEVELS OF SOD IN WISTAR RATS HYPERURICEMIA Hyperuricemia as a risk factor for cardiovascular disease causes endothelial dysfunction by increased oxidative stress inflammation, and lowering NO. Extracts of betel leaf (Piper betle L.) have bioactivity of antioxidants, anti-inflammatory and XO inhibitors. The aim of research is to prove that the betel leaf extract can prevent endothelial dysfunction caused by hyperuricemia with a uric acid levels, MDA, ICAM-1 expression of aortic endothelial lower and higher blood levels of SOD. This experimental research used the randomized posttest only control group design. Using 24 Wistar rats (Rattus norvegicus) as samples, divided into 4 groups with 4 treatments. (1) Normal Group (KN) were fed a standard of 50 g/kg bw/day. (2) The Negative Control Group (K-) were fed a standard of 50 g / kg / day and oksonat potassium 750 mg/kg bw/day. (3) Positive Control Group (K+) were fed a standard of 50 g/kg bw/ day, oksonat potassium 750 mg/kg bw/day and allopurinol 5 mg/kg bw/day. (4) The Treatment Group with betel leaf extract (PE) were fed a standard of 50 g/kg bw/day, oksonat potassium 750 mg/kg bw/day and betel leaf extract of 300 mg/kg bw/day. After 7 weeks of treatment, the mice blood were collected, uric acid levels, MDA, NO and SOD were measured. Then the mice dissected, the aorta was taken to determine the expression of aortic endothelial of ICAM-1. Data of the levels of uric acid, MDA, NO and SOD of blood, as well as the expression of ICAM-1 aortic endothelial were analyzed by One-way ANOVA and the correlation of Pearson-Product Moment between the uric acid levels with the levels of MDA, NO, SOD and the expression of ICAM-1 endothelial aorta on the significance level (p <0.05). The results showed that there were significant differences (p <0.05) of the average uric acid levels, MDA, SOD and the expression of ICAM-1 aortic endothelial between the all 4 treatment groups, but the average levels of NO did not differ significantly (p > 0.05). The average uric acid levels, MDA and expression of aortic endothelial ICAM-1 were significantly lower (p <0.05) and the average levels of SOD were significantly higher (p <0.05) in the PE group compared with the group of K- (hyperuricemia). There was a positive correlation between the levels of uric acid with MDA, and the expression of aortic endothelial ICAM-1 (p <0.05), but there wasn’t negative correlation with SOD (p >0.05), and there wasn’t positive correlation with the levels of NO (p> 0.05). Based on the results of this study concluded that the betel leaf extract can prevent / inhibit endothelial dysfunction caused by hyperuricemia with a uric acid levels, MDA, the expression of ICAM-1 aortic endothelial lower and SOD were higher, but not with the levels of NO were higher. Keywords: Piper betle L., Endothelial Dysfunction, Oxidative Stress, Hyperuricemia.
iv
RINGKASAN EKSTRAK DAUN SIRIH MENCEGAH DISFUNGSI ENDOTEL DENGAN KADAR ASAM URAT, MALONDIALDEHID, EKSPRESI ICAM-1 ENDOTEL AORTA LEBIH RENDAH DAN KADAR SOD LEBIH TINGGI PADA TIKUS WISTAR HIPERURISEMIA Hiperurisemia sebagai faktor risiko penyakit kardiovaskular dapat menyebabkan disfungsi endotel dengan meningkatkan stres oksidatif, inflamasi dan menurunkan NO. Dalam keadaan hiperurisemia asam urat meningkatkan stres oksidatif melalui reaksi oksidasi secara enzimatis dengan jalur sistim enzim NADPH oksidase, xantin oksidase (XO) dan NO sintase endotel (eNOS). Peningkatan Stres oksidatif menyebabkan penurunan NO membentuk peroksinitrit (ONOO-), oksidasi LDL yang selanjutnya membentuk MDA sebagai hasil dari hidrolisis asam peroksida lipid, mengaktifkan sel-sel inflamasi untuk membentuk sitokin proinflamasi IL-1, IL-6, dan TNFα. Kadar asam urat yang tinggi juga menyebabkan proliferasi VSMC, mengaktifkan NF-KB dan MAPKs untuk merangsang pembentukan MCP-1, inflamasi dan menginduksi ekspresi molekulmolekul adhesi VCAM-1, ICAM-1 dan ELAM untuk mempasilitasi perekrutan dan pengikatan sirkulasi leukosit pada dinding pembuluh darah. Sirih hijau (Piper betle Linn) merupakan tanaman obat yang banyak dimanfaatkan sebagai obat tradisional sejak berabad-abad silam. Ekstraknya mengandung senyawa aktif biologi seperti flafonoid, terpenoid dan penolic khususnya hidroksikavicol (HC), eugenol (EU) dan kavibetol memiliki aktivitas biologi sebagai antioksidan, antiinflamasi dan sebagai inhibitior enzi XO. Oleh kerena itu ekstrak daun sirih potensial untuk digunakan mengurangi risiko penyakit kardiovaskular dengan menghambat/mencegah disfungsi endotel yang disebabkan oleh hiperurisemia. Ekstrak daun sirih juga aman digunakan karena tidak bersifat toksik seperti dalam hal hepatotoxicity, renotoxicity, hematotoxicity dan lain-lain. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk membuktikan ekstrak daun sirih dapat mencegah disfungsi endotel yang disebabkan oleh hiperurisemia melalui penurunan kadar asam urat, MDA, ekspresi ICAM-1 endotel aorta serta peningkatan kadar NO dan SOD. Penelitian eksperimen ini dilakukan dengan menggunakan rancangan The Randomized Posttest Only Control Group Design, menggunakan 24 ekor tikus Wistar (Rattus norvegicus) sebagai sampel. ke 24 ekor tikus dibagi menjadi 4 kelompok dengan 4 perlakuan yang masing-masing kelompok terdiri dari 6 ekor tikus (n=6) yaitu (1) Kelompok normal (KN) diberi pakan standar 50 g/kgbb/hari. (2) Kelompok kontrol negatif (K-) diberi pakan standar 50 g/kgbb/hari dan potasium oksonat 750 mg/kgbb/hari. (3) Kelompok kontrol positif (K+) diberi pakan standar 50 g/kgbb/hari, potasium oksonat 750 mg/kgbb/hari dan alopurinol 5 mg/kgbb/hari. (4) Kelompok perlakuan dengan ekstrak daun sirih (PE) diberi pakan standar 50 g/kg bb/hari, potasium oksonat 750 mg/kg bb/hari dan ekstrak daun sirih 300 mg/kgbb/hari. Setelah 7 minggu perlakuan darah tikus dikumpulkan, diukur kadar asam urat, MDA, NO dan SODnya, kemudian tikus dibedah diambil aortanya untuk ditentukan ekspresi ICAM-1 endotelnya. Data kadar asam urat, MDA, NO dan SOD darah serta ekspresi ICAM-1 endotel aorta v
dianalisis dengan statistik one way ANOVA dan korelasi Pearson-Product Moment antara kadar asam urat dengan kadar MDA, NO, SOD dan ekspresi ICAM-1 endotel aorta pada tarap signifikansi (p<0,05). Hasil penelitian menunjukan bahwa rata-rata kadar asam urat, kadar MDA darah tikus, rata-rata skor ekspresi ICAM-1 endotel aorta tikus, rata-rata kadar NO dan kadar SOD darah tikus berturut-turut: pada kelompok normal (KN) adalah 1,983 ± 0,1682 mg/dL, 22,82016 ± 4,605019 pg/mL, 11,267 ± 1,2293, 349,6967 ± 78,12238 uM dan 47,05883 ± 7,7565573 %; kelompok kontrol negatif/hiperurisemia (K-) adalah 3,467 ± 0,3018 mg/dL, 46,91350 ± 9,546585 pg/mL, 13,667 ± 1,5377, 478,2317 ± 132,55365 uM dan 48,23520 ± 10,979368 %; kelompok kontrol positif (K+) 1,833 ± 0,1542 mg/dL, 34,16115 ± 6,404795 pg/mL, 7,967 ± 1,0462, 296,6267 ± 43,59379 uM dan 64,46083 ± 3,529713 %; kelompok perlakuan dengan ekstrak daun sirih (PE) sebesar 1,950 ± 0,1384 mg/dL, 23,43454 ± 3,199519 pg/mL, 8,567 ± 1,1447, 217,5867 ± 37,67155 uM dan 77,45100 ± 1,296985 %. Dari hasil analisis statistik uji One-way ANOVA bahwa ada perbedaan yang signifikan (p<0,05) rata-rata kadar asam urat, MDA, SOD dan ekspresi ICAM-1 endotel aorta antara ke 4 kelompok perlakuan, tetapi rata-rata kadar NO tidak berbeda secara signifikan (p>0,05). Dari uji Post Hoc dengan LSD menunjukkan bahwa rata-rata kadar asam urat, MDA dan ekspresi ICAM-1 endotel aorta lebih rendah secara signifikan (p<0,05) dan rata-rata kadar SOD lebih tinggi secara signifikan (p<0,05) pada kelompok perlakuan dengan ekstrak daun sirih (PE) dibandingkan dengan kelompok kontrol negatif/hiperurisemia (K-). Hasil ini menunjukkan bahwa pemberian ekstrak daun sirih secara bersama-sama dengan potasium oksonat dapat mencegah kadar asam urat, MDA, ekspresi ICAM-1 endotel aorta menjadi lebih tinggi dan kadar SOD menjadi lebih rendah tetapi tidak dapat mencegah kadar NO menjadi lebih rendah. Ada korelasi positif antara kadar asam urat dengan kadar MDA, dan ekspresi ICAM-1 endotel (p<0,05), tetapi tidak ada korelasi negatif dengan kadar SOD (p>0,05), dan tidak ada korelasi positif dengan kadar NO (p>0,05). Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa ekstrak daun sirih dapat mencegah/menghambat disfungsi endotel yang disebabkan oleh hiperurisemia dengan kadar asam urat, MDA, ekspresi ICAM-1 endotel aorta yang lebih rendah dan kadar SOD yang lebih tinggi, tetapi tidak dengan kadar NO yang lebih tinggi.
vi
