BAB I PENDAHULUAN. tergantung pada tingkatan organisasi biologis mereka (Finch, 1990). Sebagai contoh,

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Penuaan dapat terjadi dalam masa kehidupan manusia. Saat gerontologis menggunakan istilah penuaan, mereka paling sering menyinggung tentang senesense. Senesense didefinisikan sebagai pemunduran progresif berupa peningkatan kerentanan terhadap tantangan dan penurunan kemampuan organisme untuk bertahan hidup pada usia dewasa (Masoro, 2006). Senesense mengacu pada proses pascamaturasi, penurunan homeostasis dan peningkatan kerentanan organisme (Norman, 2008). Senesense biasanya digunakan untuk menggambarkan perubahan terkait umur pada satu organisme yang mempengaruhi vitalitas, fungsi, dan peningkatan tingkat mortalitas sebagai fungsi waktu. Sensense umumnya memiliki selektivitas tinggi untuk struktur tertentu, dan tidak tergantung pada tingkatan organisasi biologis mereka (Finch, 1990). Sebagai contoh, Pasien xerosis lebih banyak muncul pada orang tua dengan kulit yang mengalami photoaging dibandingkan dengan yang mengalami penuaan kulit secara kronologis dan vice versa (Blaak et al., 2011). Sensense dapat dibedakan menjadi dua, yaitu senesense intrinsik dan ekstrinsik. Sensense intrinsik terkait dengan faktor yang terikat waktu, sedangkan sensense ekstrinsik terkait dengan kejadian di sekitar organisme hidup. Pada usia 40 tahun, kerutan dan kantung muncul pada kulit bersamaan dengan penurunan jumlah sel fibroblas (Starr dan McMillan, 2007). Beberapa sel, termasuk sel fibroblas, mengalami penurunan fungsi seiring penambahan usia (Norman dan Menendez, 2008). Sensense ekstrinsik dapat disebabkan sebagai akibat pengaruh luar seperti kerusakan karena pajanan meteorologi (Finch, 1990). Saat sensense ekstrinsik terjadi pada kulit, fenomena itu disebut photoaging. Photoaging adalah kondisi kulit yang mengalami perubahan atau kerusakan sebagai hasil 1

2 2 dari pajanan radiasi ultraviolet (UV) sinar matahari (Mokashi dan Scheinfeld, 2008) dan sumber lainnya (Ganong, 2005). Kulit yang mengalami photoaging dicirikan dengan adanya perubahan pada jaringan ikat dermis (Krutmann, 2011). Pada bagian atas dan tengah dermis kulit tersebut terdapat akumulasi material atipikal elastotik (Pastila, 2013). Terkait dengan dermis kulit, pada pejanan daily ultraviolet radiation (DUVR) dengan rasio UVA dan UVB sebesar 23, fibroblas dermis memiliki sensitivitas respon stres oksidatif lebih tinggi dibandingkan keratinosit (Marionnet et al., 2010). Berdasarkan penelitian tersebut, fibroblas dermis memiliki peran penting dalam photoaging. Aktivitas fibroblas terkait dengan formasi matriks ekstraseluler. Dengan kata lain, fungsi utama fibroblas adalah konstruksi dan perawatan arsitektonik spesifik dan komposisi matrik ekstraseluler jaringan ikat pada satu organ atau bagian organ tempat fibroblas tersebut berada. Fibroblas berperan penting dalam perkembangan, morfogenesis dan respon imun. (Omelyanenko et al., 2014). Dengan demikian, satu asumsi dapat diambil bahwa saat fungsi sel fibroblas menurun, matriks ekstraseluler mengalami perubahan. Sel fibroblas dan keratinosit mensintesis matriks metalloproteinase-1 (MMP-1). Kolagenase interstitial atau MMP-1 adalah metalloproteinase netral yang mendegradasi protein matriks ekstraseluler termasuk kolagen tipe-1, -3, dan -7 (Basu-Modak dan Tyrrel, 2001). Ekspresi MMP-1 dapat diinduksi melalui pajanan UV. Studi menunjukkan bahwa ekspresi MMP-1 sel fibroblas yang terinduksi karena pajanan UVB menurun dengan aplikasi ekstrak Michelia alba (Chiang et al., 2012). Studi lain melaporkan fibroblas pada gel polimer kolagen terdegradasi mengalami penurunan produksi prokolagen tipe 1 dibandingkan dengan fibroblas pada gel polimer kolagen yang tidak terdegradasi (Varani et al., 2001). Berdasarkan penelitian tersebut, matriks ekstraseluler berupa kolagen dapat mempengaruhi fungsi fibroblas. Asumsi lain

3 3 dapat ditarik bahwa terdapat hubungan timbal balik antara fungsi fibroblas dan matriks ekstraseluler. Pajanan UV menyebabkan peningkatan ekspresi MMP-1 kemudian kolagen yang terdegradasi menyebabkan penurunan produksi kolagen. Dari sudut pandang molekuler, perubahan yang terjadi baik akibat faktor genetik ataupun lingkungan berkontribusi pada perubahan DNA selama masa hidup organisme (Krutmann, 2010). Penelitian menunjukkan bahwa faktor lingkungan berpengaruh terhadap perubahan DNA organisme. Perubahan DNA berarti perubahan faktor genetik seperti halnya pemendekan telomer yang mengarah pada penurunan masa hidup sel. Contoh faktor lingkungan adalah pajanan UV. Pajanan UV pada epidermis menyebabkan isomerisasi asam tran-urokanat menjadi isomer cis-nya dan mengarah pada kerusakan DNA, aktivasi activator protein (AP)-1 dan matrix metalloproteinase (MMP) (Raschke dan Elsner, 2010). Pada sisi lain, pajanan UV menyebabkan peningkatan reactive oxygen species (ROS) yang kemudian meningkatkan ekspresi MMP-1,-3, dan -9 sehingga defisiensi matriks ekstraseluler terjadi (Xu dan Fisher, 2005). Menurut teori radikal, radikal bebas yang diproduksi selama respirasi aerobik menyebabkan kerusakan oksidatif yang mengarah pada aging dan kematian. Teori ini kemudian diperbarui bahwa masa hidup ditentukan terutama oleh tingkat kerusakan oksidatif pada DNA mitokondria (Shringarpure dan Davies, 2009). Terkait dengan DNA mitokondria (mtdna), studi pada dua delesi mtdna paling umum, yaitu delesi 4977 bp dan 3895 bp, menunjukkan bahwa delesi lebih banyak terjadi pada sel HDFs/primary human dermal fibroblast yang mendapat pajanan UVB dibandingkan dengan yang mendapat perlindungan genistein (Wang et al., 2010). Dengan demikian, asumsi bahwa UV menyebabkan kerusakan mtdna dan mengarah pada senesense sel fibroblas dapat ditarik.

4 4 Cara yang dapat dilakukan untuk mencegah photoaging adalah dengan menggunakan pakaian dan sunscreen (Goihman-Yahr, 1996), mengurangi pajanan cahaya matahari, serta mengkonsumsi retinoid, agen antiinflamatori non steroid ataupun kortikosteroid (Kohen dan Lim, 2010). Beberapa bahan alam dapat digunakan untuk mencegah photoaging. Beberapa diantaranya adalah ekstrak Ixora parviflora (paveta) (Wen et al., 2012), ekstrak metanol Coffea Arabica (kopi arabika) (Chiang et al., 2011), gel Aloe vera (lidah buaya), minyak Camellia japonica L. (kamelia), dan rimpang Curculigo orchioides (congkok) (Mukherjee et al., 2011), porphyra 334 serta shinorine mycosporine-like amino acids (MAA) alga merah Porphyra rosengurtti (Coba, 2009). Minyak biji pala (Myristica fragrans Houtt.) merupakan salah satu bahan alam yang potensial untuk dikembangkan sebagai antiphotoaging. Minyak tersebut terbukti memiliki aktivitas antimikrobia, antikanker, dan antioksidan (Latha et al., 2005). Ekstrak aseton, etanol, metanol, butanol, dan air M. fragrans Houtt. memiliki kemampuan antioksidatif dan antimikrobia (Gupta et al., 2013). Senyawa dalam ekstrak aseton M. fragrans Houtt. pada studi tersebut memiliki banyak kesamaan dengan yang terkandung dalam minyak esensial M. fragrans dari Indonesia (Dupuy et al., 2012) seperti sabinena (28,61%), α-pinena (9,72%), dan β-pinena (10,26%). Lebih jauh, studi lain melaporkan bahwa M. fragrans Houtt. mengandung senyawa macelignan yang menghambat pembentukan reactive oxygen species (ROS) intraseluler (Lee et al., 2012). Studi M. fragrans Houtt. yang terkait dengan pajanan UVB telah dilakukan sebelumnya. Studi lain menggunakan macelignan dari M. fragrans Houtt. untuk menguji viabilitas, ekspresi MMP-9, dan COX-2 pada human keratinocyte cell line immortal HaCaT yang terpajan ultraviolet (UV) B (Anggakusuma et al., 2010). Pada penelitian tersebut, dilaporkan bahwa macelignan pada 5 µm tidak menurunkan viabilitas sel sedangkan pajanan UVB mulai pada 30 mj/cm 2 menyebabkan penurunan viabilitas sel.

5 5 Macelignan pada konsentrasi 0,1-1 µm memulihkan viabilitas sel terpajan UVB menjadi mendekati 100% viabilitas sel kontrol non UVB, menghambat sekresi MMP-9 dan ekspresi COX-2 pada sel keratinosit (HaCaT) yang terpajan UVB. I.2 Rumusan Masalah Dari latar belakang masalah yang telah disampaikan di atas, maka dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut: 1. Bagaimana kandungan senyawa yang terdapat pada minyak esensial biji M. fragrans Houtt.? 2. Apakah pemberian minyak esensial biji M. fragrans Houtt. dapat meningkatkan viabilitas sel fibroblas setelah pajanan UVB? 3. Apakah pemberian minyak esensial biji M. fragrans Houtt. dapat meningkatkan timbunan kolagen sel fibroblas setelah pajanan UVB? 4. Bagaimana sitotoksisitas minyak esensial biji M. fragrans Houtt. terhadap sel fibroblas? I.3 Tujuan Penelitian Penelitian ini memiliki beberapa tujuan. Tujuan penelitian disebutkan di bawah ini: 1. Mengetahui kandungan senyawa dalam minyak esensial biji M. fragrans Houtt 2. Mengkaji pengaruh pemberian minyak esensial biji M. fragrans Houtt. terhadap viabilitas sel fibroblas setelah pajanan UVB 3. Mengkaji pengaruh pemberian minyak esensial biji M. fragrans Houtt. terhadap timbunan kolagen fibroblas setelah pajanan UVB 4. Mengetahui sitotoksisitas minyak esensial biji M. fragrans Houtt. terhadap sel fibroblas I.4 Keaslian Penelitian Beberapa penelitian yang berhubungan dengan M. fragrans Houtt. ditunjukkan melalui Tabel 1 di bawah ini

6 Tabel 1. Deskripsi penelitian yang hampir serupa Peneliti Piaru et al. (2012) Sharma dan Khumar (2007) Akinboro et al. (2011) Penelitian ini Menentukan aktivitas antioksidan minyak esensial M. fragrans dan M. citrifolia serta menentukan reducing Mengkaji pengaruh radioprotektif M. fragrans Houtt. terhadap 6,8, dan 10 radiasi Gy gamma pada Mengkaji antimutagenisitas, dan aktivitas antioksidan infusa M. fragrans Houtt. Mengetahui kandungan miristisin, β-pinena, dan sabinena, serta miristisin dalam minyak esensial biji M. fragrans Houtt. Mengkaji Tujuan power. menginvestigasi survival selama 30 hari. pada sel Allium cepa L. pengaruh minyak esensial biji M. aktivitas antiangiogenik Mengkaji aktivitas acid dan fragrans Houtt. terhadap viabilitas minyak esensial kedua tanaman alkaline phosphatase (ACP &ALP) dan peroksidasi lipid (LPO) pada testis, dan glutation hepar (GSH) dan timbunan kolagen setelah pajanan UVB. Mengkaji toksisitas minyak esensial biji M. fragrans Houtt. Jenis Post test with control group Control group time series Simple experimental Post test with control group penelitian Subjek penelitian Variable bebas Variabel terikat Cincin aorta tikus Sprague Dawley (12-18 bulan) minyak esensial M. fragrans dan M. citrifolia Aktivitas antioksidan, reducing power, dan antiangiogenik minyak esensial M. fragrans dan M. citrifolia experimental design Mencit jantan albino strain Swiss (6-8 minggu) Pajanan radiasi gamma, mencit jantan albino strain Swiss (6-8 minggu), ekstrak alkohol biji M. fragrans Houtt. DRF mencit, aktivitas alkaline phosphate (ACP & ALP), peroksidasi lipid (LPO) pada testis, dan glutation hepar (GSH) design Allium cepa L. Infusa daun M. fragrans Houtt., siklofosfamid Aktivitas antimutagenesis dan antioksidan infusa M. fragrans Houtt. Kultur in vitro fibroblast minyak esensial biji M. fragrans Houtt. Viabilitas dan timbunan kolagen fibroblas 6

7 7 Dari deskripsi penelitian di atas terlihat bahwa perbedaan penelitian ini dengan penelitian sebelumnya terdapat pada tujuan penelitian, variabel penelitian, dan subjek penelitian, serta lokasi penelitian. Persamaan penelitian ini dengan penelitian sebelumnya adalah sama-sama menggunakan bahan yang berasal dari tanaman M. fragrans Houtt. I.5 Manfaat Penelitian 1. Keterkaitan minyak esensial biji M. fragrans Houtt. dengan proliferasi dan timbunan kolagen sel fibroblas in vitro setelah pajanan UVB belum dilakukan. Diharapkan dengan penelitian ini, hubungan minyak esensial biji M. fragrans Houtt. dengan aktivitas sel fibroblas melalui proliferasi dan timbunan kolagen setelah pajanan UVB dapat dijelaskan. 2. Dengan penelitian ini, penelitian lanjutan seperti penelitian in vivo ataupun penelitian in vitro lain pada fibroblas dengan minyak esensial biji M. fragrans Houtt. menarik keingintahuan peneliti yang kemudian dimungkinkan akan diperoleh produk kosmetik dari minyak tersebut, misalnya penelitian tentang ekspresi 8-oxoguanine pada fibroblas yang mendapat pajanan UVB dengan aplikasi minyak esensial biji M. fragrans Houtt.