PEMBERIAN EKSTRAK KULIT POHON PINUS

Transkripsi

1 TESIS PEMBERIAN EKSTRAK KULIT POHON PINUS MARITIM PERANCIS (Pinus pinaster) MENCEGAH PENURUNAN SEL BETA PANKREAS DAN MENCEGAH PENINGKATAN GLUKOSA DARAH PUASA TIKUS WISTAR (Rattus norvegicus) JANTAN YANG DIINDUKSI STREPTOZOTOCIN MAGDALENA MERCYANA TJAHYANTO NIM PROGRAM MAGISTER PROGRAM STUDI ILMU BIOMEDIK PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR 2016

2 LEMBAR PERSETUJUAN PEMBIMBING TESIS INI TELAH DISETUJUI PADA TANGGAL Pembimbing I, Pembimbing II, Prof. dr. IGM Aman, Sp.FK Prof. Dr. dr. A.A. Gede Budhiarta, Sp.PD- KEMD NIP NIP Mengetahui, Ketua Program Studi Ilmu Biomedik Program Pascasarjana Universitas Udayana, Dr. dr. Gde Ngurah Indraguna Pinatih, Msc, Sp. GK 81

3 NIP LEMBAR PENETAPAN PENGUJI Tesis Ini Telah Diuji dan Dinilai oleh Panitia Penguji pada Program Pascasarjana Universitas Udayana pada Tanggal Berdasarkan SK Rektor Universitas Udayana No:. Tanggal Panitia Penguji Tesis adalah: Ketua : Prof. dr. IGM Aman, Sp.FK Sekretaris : Prof. Dr. dr. A.A. Gede Budhiarta, Sp.PD-KEMD Anggota : 1. Prof. Dr dr. Wimpie I. Pangkahila, Sp. And, FAACS 2. Dr. dr. Gde Ngurah Indraguna Pinatih, Msc, Sp. GK 3. Dr. dr. Ida Sri Iswari, Sp. MK., M.Kes 82

4 UCAPAN TERIMA KASIH Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat dan rahmat-nya penulis dapat menyelesaikan tesis yang berjudul PEMBERIAN EKSTRAK KULIT POHON PINUS MARITIM PERANCIS (Pinus pinaster) MENCEGAH PENURUNAN SEL BETA PANKREAS DAN MENCEGAH PENINGKATAN GLUKOSA DARAH PUASA TIKUS WISTAR (Rattus norvegicus) JANTAN YANG DIINDUKSI STREPTOZOTOCIN sebagai syarat dalam menyelesaikan pendidikan untuk memperoleh gelar Magister pada Program Magister Program Studi Ilmu Biomedik, kekhususan Anti Aging Medicine, Program Pascasarjana Universitas Udayana. Selama proses penelitian ini penulis mendapat banyak pelajaran dan pengalaman yang berharga yang memperkaya wawasan serta proses pembelajaran hidup penulis, baik dari segi ilmiah maupun segi sosial. Semua ini tidak lepas dari peran serta orang-orang disekeliling penulis yang senantiasa mendukung dan selalu ada pada saat-saat yang sulit. Penulis menyadari bahwa tesis ini bisa selesai berkat bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak, maka perkenankan penulis untuk memberikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Rektor Universitas Udayana Prof. Dr. dr. Ketut Suastika, Sp.PD. KEMD atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk dapat menempuh pendidikan Program Pascasarjana di Universitas Udayana 2. Direktur Program Pascasarjana Prof. Dr. A. A. Raka Sudewi, Sp.S(K) atas 83

5 kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk dapat menempuh pendidikan Program Pascasarjana di Universitas Udayana 3. Dr. dr. Gde Ngurah Indraguna Pinatih, M.Sc., Sp.GK sebagai ketua Program Studi Biomedik Kekhususan Anti-Aging Medicine dan sekaligus penguji yang telah banyak membantu penulis memberikan masukan dan bimbingan yang sangat bermanfaat dalam penyusunan tesis ini 4. Prof. Dr. IGM Aman, Sp.FK, sebagai pembimbing I, yang dengan penuh perhatian dan kesabaran telah membimbing penulis, memberikan saransaran ilmiah dan masukan yang sangat bermanfaat selama penyusunan tesis ini 5. Prof. Dr. dr. A.A. Gede Budhiarta, Sp.PD-KEMD, sebagai pembimbing II, yang dengan telah membimbing penulis dengan baik dan perhatian, memberikan saran- saran ilmiah, dan masukan yang sangat bermanfaat dalam penyusunan tesis ini 6. Prof. Dr. dr. Wimpie I. Pangkahila, Sp. And, FAACS, sebagai penguji, yang dengan bijak dan sabar memberikan masukan dan bimbingan yang sangat bermanfaat dalam perbaikan tesis ini 7. Dr. dr. Ida Sri Iswari, Sp. MK., M.kes, sebagai penguji yang telah memberikan perhatian, koreksi dan masukan yang sangat teliti sehingga sangat bermanfaat dalam perbaikan tesis ini 8. Seluruh dosen Pasca Sarjana Biomedik Universitas Udayana yang telah membimbing penulis dalam menempuh pendidikan dari awal hingga selesainya tesis ini 84

6 10. Seluruh staf Universitas Udayana khususnya Program Magister Ilmu Biomedik Kekhususan Anti-Aging Medicine yang selalu siap membantu penulis dalam menyelesaikan tesis ini. Terimakasih sebesar-besarnya kepada Pak Edy, Geg Wah, Geg Eni, Mbok Ami dan seluruh staf yang kebaikannya tidak terkira. 11. Ferbian Milas Siswanto, S.KH, sebagai staf Laboratorium Fakultas Kedokteran Hewan Universitas Udayana yang telah banyak membantu dalam hal teknis penelitian. 12. Prof. Dr. Ir. Ida Bagus Putra Manuaba, M.Phil, sebagai ketua UPT Laboratorium Analitik Udayana yang telah banyak membantu dalam analisa bahan penelitian kapsul pycnogenol sehingga tesis ini bisa selesai. 13. dr. I G K Nyoman Arijana, M.Si.Med, sebagai staf Departemen Histologi Fakultas Kedokteran Universitas Udayana yang telah banyak membantu dalam proses pembuatan preparat histopatologi pankreas sehingga tesis ini bisa selesai. 14. Kedua orang tua, adik, keluarga tercinta serta sahabat penulis yang selalu memberikan dukungan, semangat, serta doa serta pengertian selama penulis menempuh pendidikan hingga terselesainya tesis ini. 15. dr. Ellen Destrisa Ratnapuri, dr. Astrid Karina, dr. Ivonne Kurniawan, dr. Cheria Valentina, dr. Adeline Ivana Dewi, dr. Monica Pranoto, dr. Sissy Yunita, dr. Astrid Tanumihardja, dan dr. Orlen Plaudo Sompotan sebagai sejawat sekaligus sahabat yang berjuang bersama dan saling memberikan semangat satu sama lain sejak awal kuliah sampai selesainya tesis ini. 85

7 16. Teman sejawat mahasiswa Program Magister Ilmu Biomedik Kekhususan Anti-Aging Medicine Angkatan IX atas kekompakannya selama ini, perhatian dan dukungan yang tiada henti untuk menyemangati satu sama lain dalam menyelesaikan tesis. 17. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu namun sangat berperan dalam selesainya tesis ini. Akhir kata penulis sangat menyadari bahwa tesis ini masih sangat jauh dari kesempurnaan, sehingga saran dan masukan membangun dari berbagai pihak sangatlah diharapkan. Semoga hasil penelitian ini dapat memberikan manfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan kedokteran terutama di bidang Anti Aging Medicine (AAM). Semoga Tuhan memberkati kita semua. Denpasar, 12 Maret 2016 Penulis 86

8 ABSTRAK PEMBERIAN EKSTRAK KULIT POHON PINUS MARITIM PERANCIS (Pinus pinaster) MENCEGAH PENURUNAN SEL BETA PANKREAS DAN MENCEGAH PENINGKATAN GLUKOSA DARAH PUASA TIKUS WISTAR (Rattus norvegicus) JANTAN YANG DIINDUKSI STREPTOZOTOCIN Diabetes melitus merupakan salah satu penyakit degeneratif yang sering terjadi seiring dengan proses penuaan. Pada diabetes melitus terjadi perubahan progresif struktur sel beta pankreas sehingga menyebabkan hiperglikemia. Kondisi hiperglikemia ini akan mempercepat pembentukan reactive oxygen species (ROS) yang menyebabkan kerusakan sel beta pankreas lebih jauh lagi. Untuk mencegah kerusakan oksidatif pada pankreas diperlukan antioksidan. Ekstrak kulit pohon pinus maritim Perancis merupakan suatu ekstrak terstandardisasi dari kulit batang pohon pinus maritim Perancis (Pinus pinaster subsp. Atlantica) yang mengandung procyanidin, catechin dan epicatechin. Ekstrak kulit pinus memiliki sifat sebagai radical scavenger yang ampuh sehingga dapat melindungi sel-sel tubuh terhadap dampak negatif dari ROS. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui efek perlindungan ekstrak kulit pinus maritim Perancis terhadap sel beta pankreas hewan coba yang diinduksi streptozotocin (STZ). STZ digunakan untuk menginduksi diabetes melitus pada hewan coba. Penelitian ini merupakan penelitian eksperimental menggunakan post test only control group design. Sampel yang digunakan adalah 36 ekor tikus Wistar (Rattus norvegicus) jantan dewasa yang dibagi menjadi dua kelompok, yaitu kelompok kontrol yang diberikan plasebo + STZ (13 mg/200 gr BB) dan kelompok perlakuan yang diberikan ekstrak kulit pinus (3,6 mg/200 gr BB) + STZ (13 mg/200 gr BB). Plasebo dan pycnogenol diberikan sekali setiap hari selama enam hari dan induksi STZ dilakukan sebanyak satu kali secara intraperitoneal pada hari pertama perlakuan, 6 jam setelah pemberian plasebo/ ekstrak kulit pinus. Setelah 6 hari perlakuan, dilakukan pemeriksaan post test histopatologi jumlah sel beta pankreas dan glukosa darah puasa tikus. Hasil penelitian menunjukkan bahwa jumlah sel beta pankreas kelompok kontrol adalah 55,22±12,54 sel/5 lapang pandang dan pada kelompok perlakuan adalah 105,83±12,96 sel/5 lapang pandang (91,6%), sedangkan kadar glukosa darah puasa kelompok kontrol adalah 179,63±19,45 mg/dl dan pada kelompok perlakuan adalah 94,81±9,64 mg/dl (47,22%). Uji komparabilitas menunjukkan rerata jumlah sel beta pankreas dan glukosa darah puasa kedua kelompok setelah perlakuan menunjukkan perbedaan yang sangat bermakna (p<0,01). Berdasarkan hasil penelitian diatas dapat disimpulkan bahwa pemberian ekstrak kulit pinus dengan dosis 3,6 mg/200 gr BB secara oral mampu mencegah penurunan jumlah sel beta pankreas sebesar 91,6% dan mencegah peningkatan kadar glukosa darah puasa sebesar 47,22% pada tikus Wistar yang diinduksi STZ. 87

9 Kata kunci: ekstrak kulit pinus maritim perancis, diabetes melitus, sel beta pankreas, glukosa darah puasa ABSTRACT ORAL ADMINISTRATION OF FRENCH MARITIME PINE BARK EXTRACT (Pinus pinaster) PREVENT THE DECREASING OF PANCREATIC BETA CELLS AND PREVENT THE INCREASING LEVEL OF FASTING BLOOD GLUCOSE IN MALE WISTAR RATS (Rattus norvegicus) INDUCED BY STREPTOZOTOCIN Diabetes mellitus is one of the degenerative diseases that often occur along with the aging process. There is a progressive changes in the stucture of pancreatic beta cells in diabetes mellitus, which cause hyperglycemia. This hyperglycemia condition will accelerate the formation of reactive oxygen species (ROS) that will lead to the further destruction of pancreatic beta cells. Antioxidant is required to prevent the further oxidative damage to the pancreas. French maritime pine bark extract is a strandardized extract of french maritime pine bark (Pinus pinaster subsp. Atlantica) which contain procyanidins, catechin and epicatechin. Pine bark extract has been reported to have a potent free radical scavenger so that it can protect the body cells against the negative effect of ROS which involved in the development of diabetes. The purpose of this study was to determine the protective effect of pine bark extract against the pancreatic beta cells of experimental animal induced by streptozotocin (STZ). STZ was used to induced diabetes mellitus in animal model. This study was an experimental study using post test only control group design. The samples used were 36 adult male Wistar rats (Rattus norvegicus) which were divided into two groups: a control group which were given placebo + STZ (13 mg/200 g BW) and the treatment group which were given oral pine bark extract (3.6 mg/200 g BW) + STZ (13 mg/200 g BW). Placebo and pine bark extract was given once daily for six days and STZ induction was given in single dose intraperitoneally on the first day of treatment, 6 hours after administration of placebo / pycnogenol. Post test histopathological examination of pancreatic beta cells number and fasting blood glucose were done after 6 days of treatment. The results showed that the number of pancreatic beta cells in the control group was ± cells/5 field of vision, while the treatment group was ± cells/5 field of vision (91.6%), and fasting blood glucose level in the control group was ± mg / dl, and the treatment group was ± 9.64 mg / dl (47.22%). Comparability test showed that the average number of pancreatic beta cells and fasting blood glucose level after treatment in both groups showed highly significant differences (p <0.01). Based on the above results it can be concluded that oral administration of pine bark extract at 3,6 mg/200 gr BW dose were capable in preventing the decrease number of pancreatic beta cells in male Wistar rats induced by STZ by 91,6% and prevent the increasing level of fasting blood glucose by 47,22%.in Wistar rats induced by STZ Keywords : french maritime pine bark extract, diabetes mellitus, pancreatic beta 88

10 cell, fasting blood glucose DAFTAR ISI Halaman SAMPUL DALAM... LEMBAR PERSETUJUAN PEMBIMBING... LEMBAR PENETAPAN PENGUJI... UCAPAN TERIMAKASIH... ABSTRAK... ABSTRACT... DAFTAR ISI... i ii iii iv viii ix x DAFTAR GAMBAR... xiii DAFTAR TABEL... DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG... xiv xv DAFTAR LAMPIRAN... xvii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian... 8 BAB II KAJIAN PUSTAKA Penuaan Definisi Penuaan Tahap-tahap Proses Penuaan Teori Penuaan

11 2.1.4 Penyebab Penuaan Diabetes Melitus Definisi Diabetes Melitus Gambaran Histologis Pankreas Diabetes Melitus Mekanisme Kerusakan Sel Beta Pankreas pada Diabetes Melitus Pilar Penatalaksanaan Diabetes Melitus Diabetes Melitus dan Proses Penuaan Streptozotocin Definisi Mekanisme Stitotoksik Streptozotocin Terhadap Pankreas Ekstrak Kulit Pinus (Pinus pinaster)/ Pycnogenol Definisi Ekstrak Kulit Pinus (Pinus pinaster) Struktur Molekul, Absorpsi dan Metabolisme Profil Farmakologis Ekstrak Kulit Pinus (Pinus pinaster) Ekstrak Kulit Pinus (Pinus pinaster) dan Diabetes Mekanisme Ekstrak Kulit Pinus (Pinus pinaster) dalam Melindungi Sel beta Pankreas dan Meregulasi Glukosa Darah BAB III KERANGKA BERPIKIR, KONSEP, DAN HIPOTESIS PENELITIAN Kerangka Berpikir Konsep Penelitian Hipotesis Penelitian BAB IV METODE PENELITIAN

12 4.1 Rancangan Penelitian Tempat dan Waktu Penelitian Tempat Penelitian Waktu Penelitian Populasi dan Sampel Penelitian Populasi Penelitian Sampel Penelitian Penentuan Besar Sampel Cara Pengambilan Sampel Variabel Penelitian Identifikasi Variabel Klasifikasi Variabel Definisi Operasional Variabel Hubungan Antar Variabel Bahan Penelitian Instrumen Penelitian Prosedur Penelitian Pelaksanaan Penelitian Pembuatan dan Pengamatan Histopatologi Pankreas Pemeriksaan Kadar Glukosa Puasa Alur Penelitian Analisis Data BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Penelitian Analisis Deskriptif

13 5.1.2 Uji Komparabilitas Pembahasan Hasil Penelitian BAB VI SIMPULAN DAN SARAN DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Foto Mikrograf Sel Beta Pulau Langerhans dengan Pewarnaan Immunohistokimia Gambar 2.3 Mekanisme kematian sel beta pankreas Gambar 2.4 Struktur Kimia Streptozocin

14 Gambar 2.5 Mekanisme sitotoksik dari STZ pada sel beta pankreas Gambar 2.6 Struktur Dasar Proanthocyanidins Gambar 2.7 Komponen Pycnogenol Gambar 3.1 Kerangka Konsep Gambar 4.1 Rancangan Penelitian Gambar 4.2 Hubungan Antar Variabel Gambar 4.3 Bagan Alur Penelitian Gambar 5.1 Gambar 5.2 Gambar 5.3 Gambar 5.4 Gambar Histopatologi Pankreas Tikus Kelompok Kontrol (P0) (pembesaran 400x) Gambar Histopatologi Pankreas Tikus Kelompok Perlakuan (P1) (pembesaran 400x) Grafik Perbandingan Rerata Jumlah Sel Beta Pankreas Antar Kelompok Setelah Perlakuan Grafik Perbandingan Kadar Glukosa Darah Puasa Antar Kelompok Setelah Perlakuan

15 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 5.1 Hasil Analisis Deskriptif Rerata Jumlah Sel Beta Pankreas Tabel 5.2 Hasil Analisis Deskriptif Kadar Glukosa Darah Puasa Tabel 5.3 Perbedaan Rerata Jumlah Sel Beta Pankreas Antar Kelompok Setelah Perlakuan Tabel 5.4 Perbedaan Kadar Glukosa Darah Puasa Antar Kelompok Setelah Perlakuan

16 DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG SINGKATAN AAM ADA BNF CAT CDC COX-2 DM DNA GA GC-MS GLP-1 : Anti-Aging Medicine : American Diabetes Association : Buffer Neutral Formalin : Catalase : Centers for Disease Control and Prevention : Cyclooxygenase-2 : Diabetes Melitus : deoxyribonucleic acid : Glycated Albumin : Gas Chromatography Mass Spectrometry : Glucagon-Like Peptide-1 GLUT 4 : Glucose transoporter 4 GPx GR GRAS GSIS GSPs GST HPLC IAPP IDF IL-1β : Glutathione Peroxidase : Glutathione Reductase : Generally Recognized As Safe : Glucose-Stimulated Insulin Secretion : Grape Seed Proanthocyanidins : Glutathione-S-Transferase : High Pressure Liquid Chromatography : Islet Amyloid Polypeptide : International Diabetes Federation : Interleukin-1β 95

17 inos MMP NF-kB NO OAD OGTT OHO PBS RE ROS SOD STZ TZD UKPDS WHO : Inducible Nitric Oxide Synthase : Matrix Metalloproteinase : Nuclear Factor-kB : Nitric Oxide : Obat Anti Diabetik : Oral Glucose Test Tolerance : Obat Hipoglikemik Oral : Phospat Buffered Saline : Retikulum Endoplasmik : Reactive Oxygen Species : Superoxide Dismutase : Streptozotocin : Tiazolidindion : The United Kingdom Prospective Diabetes Study : World Health Organization 96

18 DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1 Keterangan Kelaikan Etik (Ethical Clearance) Lampiran 2 Hasil Analisa Pycnogenol Lampiran 3 Tabel Konversi Perhitungan Dosis untuk Berbagai Jenis Hewan dan Manusia Lampiran 4 Data Hasil Penelitian Jumlah Sel Beta Pankreas Lampiran 5 Analisa Data Jumlah Sel Beta Pankreas Lampiran 6 Data Hasil Penelitian Kadar Glukosa Darah Puasa Lampiran 7 Analisa Data Kadar Glukosa Darah Puasa