BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. Hasil PenelitianTerdahulu Pada penelitian Kujawa et al. (2011) meneliti untuk menentukan sifat antioksidan ekstrak dari daun dan buah pohon apel dan asam chlorogenic dan phloridzin, yaitu senyawa yang terkandung dalam ekstrak dan diketahui senyawa yang bertanggung jawab terhadap efek antioksidan. Sifat antioksidan yang sangat baik dari ekstrak buah apel telah diketahui sejak dulu, meski belum diketahui senyawa apa yang bertanggungjawab terhadap efek antioksidan dari ekstrak daun dan buah apel. Untuk mengetahui efek antioksidan ekstrak terhadap membran erythrocyte lipid, eritrosit dioksidasi dengan adanya senyawa yang terkandung dalam ekstrak. Oksidasi diinduksi dengan dua agen: radiasi UVC dan AAPH radikal. Hasil yang diperoleh menunjukkan aktivitas antioksidan yang kuat dari ekstrak dan fenolik Senyawa, yang kekuatannya mengikuti urutan: asam chlorogenic lebih kuat dari ekstrak daun apel lebih kuat dari ekstrak buah apel lebih kuat phloridzin. Dengan demikian hasil ini membuktikan bahwa ekstrak daun apel memiliki kandungan yang sangat tinggi terhadap aktivitas antioksidan, yang hampir sama dengan ekstrak buah apel. Kulit apel mengandung zat quercetin, yang dibutuhkan untuk meningkatkan kadar antioksidan pembuatan ekstrak etanol dari limbah kulit buah apel digunakan dengan maserasi menggunakan etanol pelarut 70%. Untuk menguji aktivitas antioksidan terhadap radikal bebas DPPH ekstraknya dibuat menjadi beberapa konsentrasi, yaitu 10; 20; 30; 40; dan 60 ppm, dan selain dicampur dengan larutan DPPH dengan konsentrasi 100 ppm. Absorbansi diukur dengan menggunakan spektrofotometer UV-Visible. Berdasarkan hasil penelitian, persentase reduksi yang diperoleh dari konsentrasi ekstrak adalah 8,58; 14,510; 21,65; 26,685; dan 34,232 %. Berdasarkan hasil reduksi persentase, diperoleh IC 50 sebesar ppm. Berdasarkan nilai IC 50 dapat disimpulkan bahwa etanol ekstrak limbah kulit 4

2 buah apel memiliki klasifikasi aktivitas antioksidan yang kuat. (Pertiwi et al., 2016). Penelitian Juranovic et al. (2011) mengemukakan bahwa ekstrak apel diujikan secara invitro terhadap sel yeast yang dilihat viabilitas sel dapat melindungi sel dari paparan senyawa radikal bebas (H 2 O 2 ) sebagai anti aging. Penelitian Dewi (2014) meneliti dimana kelompok kontrol dengan perendaman saliva buatan selama 2 minggu, kelompok perlakuan I dan kelompok perlakuan II dengan perendaman ekstrak apel konsentrasi 50% selama 1 minggu dan 2 minggu. Sampel gigi direndam dalam larutan kopi terlebih dahulu selama 2 minggu sampai terjadi perubahan warna kemudian direndam sesuai kelompok. Pengukuran perubahan warna gigi menggunakan Shade Guide VITA Classsical. Hasil uji Paired T-test menunjukkan adanya perubahan warna gigi yang bermakna (p = 0,028) dengan perendaman ekstrak apel (Malus sylvestris Mill) varietas Anna konsentrasi 50% selama 2 minggu. Hasil dari penelitian tersebut adalah perendaman gigi dengan ekstrak apel (Malus sylvestris Mill) varietas Anna konsentrasi 50% dapat memutihkan gigi yang telah direndam larutan kopi. B. Landasan Teori 1. Radikal Bebas Radikal bebas adalah suatu senyawa atau molekul yang mengandung satu atau lebih elektron tidak berpasangan pada orbital luarnya. Adanya elektron yang tidak berpasangan menyebabkan senyawa tersebut sangat reaktif mencari pasangan, dengan cara menyerang dan mengikat elektron molekul yang berada disekitarnya. Senyawa radikal bebas juga dapat mengubah suatu molekul menjadi suatu radikal (Winarsi, 2011). Radikal bebas sangat penting untuk setiap proses biokimia dan merupakan bagian penting dari proses aerob dan metabolisme (Tiwari, 2001). Radikal bebas yang disebut juga Reaktiv Oxygen Species (ROS) yang akan menyerang molekul lain sehingga menyebabkan reaksi berantai terjadi dan menghasilkan radikal bebas yang beragam, seperti anion 5

3 superoksida (O 2 -) dan hidrogen peroksida (H 2 O 2 ), hidrogen bebas (OH), asam hipoklorus (HOCl) dan peroksinitrat (ONOO - ) (Viamala et al., 2003).. Radikal bebas akan terus menerus menghantam sel-sel tubuh untuk mendapatkan pasangannya termasuk untuk menyerang sel-sel tubuh yang normal, akibatnya sel-sel akan terjadi kerusakan, menua dan juga dapat menimbulkan terjadinya kanker. Berbagai usaha untuk menanggulangi penuaan kulit sekarang ini banyak ditujukan pada usaha peningkatan atau pemecahan radikal bebas. Bahan yang dapat menetralisir radikal bebas ini dapat disebut sebagai antioksidan (Cunningham, 1998; Pangkahila, 2007; Soepardiman, 2003; Wasitaatmadja, 1997). Menurut Suryohudoyo (2000) menyatakan bahwa radikal bebas ini dapat menyebabkan berbagai kerusakan pada kulit, yaitu : a. Radikal bebas dapat merusak berbagai macam struktur seluler seperti DNA, protein dan membran seluler. Kerusakan protein dan asamasam amino merupakan struktur utama kolagen dan elastin sehingga serat-seratnya menjadi kaku, tidak elastis dan kehilangan elastisitasnya. b. Kerusakan enzim-enzim yang bekerja mempertahankan fungsi sel menyebabkan kerusakan pada sel. c. Kerusakan pembuluh darah kulit sehingga akan menjadi melebar dan menipis. d. Terjadi gangguan distribusi pigmen melanin dan melanosit sehingga akan terjadi pigmentasi yang tidak merata. 2. Antioksidan Antioksidan adalah senyawa kimia yang dapat menyumbangkan satu atau lebih eletron kepada radikal bebas, sehingga radikal bebas dapar diredam (Suhartono, 2002). Antioksidan berfungsi untuk menetralisis radikal bebas dan mencegah terjadinya kerusakan tubuh yang timbul akibat radikal bebas dengan berikatan dengan elektron bebas yang dimiliki radikal bebas tersebut (Prakash, 2001). 6

4 Stres oksidatif adalah suatu keadaan dimana jumlah radikal bebas didalam tubuh melebihi kapasitas tubuh untuk menetralisir. Keadaan ini mengakibatkan kelebihan radikal bebas, yang akan bereaksi dengan lemak, protein, asam nukleat, sehingga terjadi kerusakan lokal dan disfungsi organ tertentu. Kerusakan sel oleh radikal bebas tampaknya menjadi penyebab utama penuaan dini dan penyakit degeneratif lainnya seperti kanker, penyakit jantung, katarak, penurunan sistem kekebalan tubuh dan disfungsi otak. Keberadaan antioksidan bermanfaat untuk meredam radikal bebeas (Percival, 1998). Berdasarkan mekanisme kerjanya, antioksidan digolongkan menjadi 3 kelompok, yaitu antioksidan primer, antioksidan sekunder, dan tersier (Winarsi, 2011). a. Antioksidan Primer (Antioksidan Endogenus) Antioksidan primer meliputi enzim superoksida dismutase (SOD), katalase, dan glutation peroksidase (GSH-Px). Suatu senyawa dikatakan sebagai antioksidan primer apabila dapat memberikan atom hidrogen secara cepat kepada senyawa radikal, kemudian radikal antioksidan yang terbentuk segera berubah menjadi senyawa yang lebih stabil. b. Antioksidan Sekunder (Antioksidan Endogenus) Antioksidan sekunder atau antioksidan non-enzimatis disebut sistem pertahanan preventif. Dalam sistem pertahanan ini, terbentuknya senyawa oksigen reaktif dihambat dengan cara pengkhelatan metal, atau dirusak pembentukannya. Antioksidan sekunder dapat berupa komponen non-nutrisi dan komponen nutrisi dari sayur dan buah-buahan. Senyawa antioksidan enzimatis bekerja dengan cara menangkap radikal bebas (free radical scavenger), kemudian mencegah reaktivitas amplikasinya. c. Antioksidan Tersier Kelompok antioksidan tersier meliputi sistem enzim DNA-repair dan metionin sulfoksida reduktase. Enzim-enzim ini berfungsi dalam perbaikan biomolekuler yang rusak akibat reaktivitas radikal bebas. 7

5 Kerusakan DNA yang terinduksi senyawa radikal bebas dicirikan oleh rusaknya single dan double strand, baik gugus non-basa maupun basa (Winarsi, 2011). 3. Sel Fibroblas Fibroblas merupakan sel yang banyak didapat pada jaringan ikat terutama pada kulit. Sel fibroblas terikat secara aktif dalam pembentuksn serat-serat terutama serat kolagen dan matriks amorf ekstraseluler. Selain itu fibroblas menghasilkan serat-serat retikulin, elastin, glikosamin, dan glikoprotein dari substansi intraseluler amorf. Fibroblas terlibat dalam pertumbuhan normal, proses penyembuhan luka dan aktifitas fisiologis dari tiap jaringan dan organ dalam tubuh. Fungsi utama fibroblas adalah menjaga integritas jaringan pendukung dengan cara mengatur perubahan umur matriks ekstraseluler secara berkesinambungan. Sel fibroblas mudah untuk dikultur karena memiliki kemampuan tumbuh dan melekat yang tinggi dan regenerasi cepat (Freshney, 2005). Kultur sel fibroblas banyak digunakan untuk penelitian proses penyembuhan luka dan penuaan kulit. Metode ini digunakan untuk melihat perkembangan sel, poliferasi kinetik seluler, serta biosintesis komponen matriks ekstraseluler (Yuli et al., 2015). Metode ini banyakdigunakan untuk melihat perkembangan sel, proliferasi kinetik seluler serta biosintesis komponen matriks ekstraseluler. Sel yang diperoleh secara langsung dari pasien dan tumbuh pada medium kultur disebut sebagai kultur primer. Berbeda dengan biakan keratinosit, fibroblas lebih mudah tumbuh dan dapat dilakukan subkultur. Subkultur fibroblas dilakukan dengan memindahkan fibroblas murni dari petridesk kultur primer ke dalam medium segar kemudian ditempatkan dalam petridesk baru untuk memulai pertumbuhan kembali. Media yang banyak digunakanuntuk transport dan media pertumbuhan fibroblas adalah Dulbecco s ModifiedEagle Medium (DMEM), atau RoswellPark Memorial Institute (RPMI). Medium ini ditambahkan penisilin, streptomisin dan fetal bovine serum (FBS) atau fetalcalf serum (FCS ) (Yuli et al., 2015) 8

6 4. H 2 O 2 Menurut Shatrova bahwa respon stres oksidatif sel induk mesenchymal manusia berasal dari endometrium (hmescs) tergantung pada konsentrasi oksidator. Lamanya pengobatan sel dengan oksidator berperan penting. Dalam penelitian ini, kami menyelidiki ketergantungan respon sel pada durasi pengobatan H 2 O 2. Efek dari dosis H 2 O 2 tinggi pada hmescs dan paru-paru fibroblast embrio manusia dibandingkan. Dalam kedua jenis sel, pengobatan H 2 O 2 selama 60 menit disebabkan multiphase penangkapan siklus sel, dengan kematian sel tergantung dosis yang terjadi secara merata di seluruh fase dari siklus sel. Namun, dinamika kematian sel di hmescs dan fibroblas yang berbeda. Menariknya, dalam kedua jenis sel, pemendekan pengobatan H 2 O menit diinduksi retardasi pertumbuhan, akumulasi sel G1-fase, dan ukuran sel meningkat. Secara kolektif, temuan ini menunjukkan bahwa ada induksi penuaan dini. Dengan demikian, pemendekan stres oksidatif pada manusia endometrium sel induk dan fibroblas embrio dengan dosis H 2 O 2 tinggi memungkinkan seseorang untuk memodulasi respons selular baik sebagai kematian sel dan penuaan dini (Shatrova et al., 2016). 5. Apel (Malus domestica, Borkh) A B Gambar 2.1. (A) Apel lokal dari Malang varietas apel Malang, (B) Apel impor dari Thailand. Foto diambil pada tanggal 21 november Secara keseluruhan studi in vitro maupun studi in vivo terdapat mekanisme bioaktif dari apel yang dapat membantu mencegah penyakit 9

7 kronis. Selain itu terdapat % air, apel segar mengandung signifikan jumlah senyawa fenolik, yang dapat melindungi tubuh manusia terhadap stres oksidatif oleh pelepasan radikal bebas (Juranovic et al., 2011). Apel merupakan sumber kaya akan berbagai fitokimia flavonoid (misalnya katekin, flavonols, dan quarcetin) dan senyawa fenolik lainnya (misalnya, epicatechin dan procyanidin) yang ditemukan di kulit, inti, dan buah apel (Ribeiro et al.,2014). Kujawa et al. (2011) membuktikan bahwa ekstrak daun apel memiliki yang sangat tinggi aktivitas antioksidan, yang hampir sama dengan ekstrak buah apel. Penelitian Juranovic et al. (2011) mengemukakan bahwa ekstrak apel diujikan secara invitro terhadap sel yeast yang dilihat viabilitas sel sebagai anti aging. Pertiwi et al. (2016) membuktikan dari hasil penelitian uji aktivitas antioksidan ekstrak etanol limbah kulit buah apel dilihat dari nilai IC 50 yang didapat dari penelitian tersebut sebesar ppm dapat disimpulkan bahwa ekstrak etanol limbah kulit apel memliki aktivitas antioksidan terhadap radikal bebas. Kandungan yang terdapat dalam buah apel antara lain (Shatikah dalam Dewi, 2014): a. Vitamin Beberapa vitamin yang terdapat dalam buah apel adalah vitamin A, vitamin B1, vitamin B2, vitamin B3, vitamin B5, vitamin B6 dan vitamin C. b. Mineral Mineral yang terkandung dalam buah apel antara lain: kalsium, magnesium, potasium, zat besi dan zinc. c. Fitokimia Fitokimia merupakan antioksidan untuk melawan radikal bebas yang berasal dari polusi atau lingkungan sekitar. Zat ini berfungsi untuk menekan jumlah kolesterol jahat (LDL) yang menyebabkan penyumbatan pembuluh darah. Antioksidan akan mencegah kerusakan sel-sel atau jaringan pembuluh darah. Pada saat bersamaan, antioksidan akan meningkatkan kolesterol baik (HDL) yang bermanfaat untuk mencegah penyakit jantung dan pembuluh 10

8 darah. Menurut sebuah penelitian di Cornell University Amerika Serikat, zat fitokimia yang terdapat dalam kulit apel bermanfaat menghambat pertumbuhan sel kanker usus sebesar 43%. d. Serat Apel kaya akan serat sehingga baik dikonsumsi untuk membantu program diet. Serat yang terdapat dalam buah apel dapat mengikat lemak dan kolesterol jahat yang tidak berguna untuk tubuh. Kandungan serat apel terhitung tinggi yaitu sebesar lima gram untuk setiap buah berukuran sedang. Jumlah ini lebih tinggi daripada kandungan serat pada produk sereal. Serat bermanfaat untuk melancarkan pencernaan dan menurunkan berat badan. e. Tannin Tannin adalah zat yang berfungsi membersihkan dan menyegarkan mulut sehingga dapat mencegah kerusakan gigi dan penyakit gusi. f. Asam malat Zat dengan kadar tertentu diduga dapat membantu melarutkan noda pada gigi. g. Quercetin Quercetin merupakan zat yang dibutuhkan untuk meningkatkan kadar antioksidan sehingga tubuh lebih sehat. Zat ini juga dapat mencegah berbagai penyakit. h. Asam tartar Asam tartar dapat menyehatkan saluran pencernaan karena mampu membunuh bakteri yang ada dalam saluran pencernaan. i. Flavonoid Menurut Institut Kanker Nasional Amerika Serikat, apel paling banyak mengandung flavonoid dibandingkan buah lain. Zat ini mampu menurunkan risiko terkena penyakit kanker paru-paru sampai 50%. Hasil penelitian Mayo Clinic Amerika Serikat tahun 2001 membuktikan bahwa quacertin sejenis flavonoid yang terkandung dalam apel dapat membantu mencegah pertumbuhan 11

9 sel kanker prostat. Kandungan pektin atau serat larut yang dikandung buah-buahan dan sayuran telah diteliti dan terbukti menurunkan kadar kolesterol dalam darah. 12

10 C. Kerangka Konsep Sitoprotektif Radikal bebas Apel Skrining Metabolit Sekunder : uji flavonoid, alkaloid, steroid, saponin, dan terpenoid. Perlakuan sel Uji Viabillitas Sel Induksi Stres dengan H 2 O 2 Recovery H 2 O 2 Potensi Sebagai Sitoprotektif Gambar2.2. Kerangka Konsep D. Hipotesis 1. Ekstrak apel mampu melindungi kerusakan sel akibat paparan hidrogen peroksida. 2. Ekstrak apel memiliki efek sitoprotektif. 13