PEMBERIAN KRIM EKSTRAK BERAS HITAM

Transkripsi

1 TESIS PEMBERIAN KRIM EKSTRAK BERAS HITAM (Oryza sativa L. indica) MENGHAMBAT PENURUNAN JUMLAH KOLAGEN PADA TIKUS (Rattus norvegicus) GALUR WISTAR YANG DIPAPAR SINAR ULTRA VIOLET-B YASMIN NOVITA MOERTOLO PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR 2015

2 TESIS PEMBERIAN KRIM EKSTRAK BERAS HITAM (Oryza sativa L. indica) MENGHAMBAT PENURUNAN JUMLAH KOLAGEN PADA TIKUS (Rattus norvegicus) GALUR WISTAR YANG DIPAPAR SINAR ULTRA VIOLET-B YASMIN NOVITA MOERTOLO NIM PROGRAM MAGISTER PROGRAM STUDI ILMU BIOMEDIK PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR 2015

3 TESIS PEMBERIAN KRIM EKSTRAK BERAS HITAM (Oryza sativa L. indica) MENGHAMBAT PENURUNAN JUMLAH KOLAGEN PADA TIKUS (Rattus norvegicus) GALUR WISTAR YANG DIPAPAR SINAR ULTRA VIOLET-B Tesis untuk Memperoleh Gelar Magister pada Program Magister Program Studi Ilmu Biomedik Program Pascasarjana Universitas Udayana YASMIN NOVITA MOERTOLO NIM PROGRAM MAGISTER PROGRAM STUDI ILMU BIOMEDIK PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR 2015

4 Lembar Pengesahan TESIS INI TELAH DISETUJUI TANGGAL 31 Maret 2015 Pembimbing I, Pembimbing II, Prof. DR.dr.Wimpie Pangkahila,SpAnd,FAACS DR.dr.A.A.G.P.Wiraguna,SpKK(K).,FINSDV,FAADV NIP NIP Mengetahui, Ketua Program Studi Magister Program Pascasarjana Universitas Udayana Direktur Program Pascasarjana Universitas Udayana, Prof. DR. dr. Wimpie Pangkahila, SpAnd, FAACS Prof Dr.dr. A.A. Raka Sudewi,SpS(K) NIP NIP

5 Tesis Ini Telah Diuji pada Tanggal 31 Maret 2015 Panitia Penguji Tesis Berdasarkan SK Rektor Universitas Udayana, No: 733 /UN.14.4/HK/2015 Tertanggal ; 6 Maret 2015 Ketua : Prof. DR. dr. Wimpie Pangkahila, SpAnd, FAACS Anggota : 1. DR. dr. A.A.G.P. Wiraguna, SpKK(K), FINSDV, FAADV 2. Prof. DR. dr. Alex Pangkahila, MsC, SpAnd 3. Prof. dr. I Gusti Made Aman, Sp.FK 4. DR. rer.nat.dr. Ni Nyoman Ayu Dewi, M.Si

6 PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT Yang bertanda tangan di bawah ini : Nama Program Studi : Yasmin Novita Moertolo : S2 Ilmu Biomedik Anti-Aging Medicine NIM : No Telp : Program Pascasarjana Universitas Udayana Judul Proposal : yasmin.novita@gmail.com : Pemberian Krim Ekstrak Beras Hitam (Oryza sativa L. indica) Menghambat Penurunan Jumlah Kolagen Pada Tikus (Rattus norvegicus) Galur Wistar Yang Dipapar Sinar Ultra Violet-B Merupakan hasil karya original yang bisa dipertanggungjawabkan keasliannya dan tidak mengandung unsur plagiatisme. Pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya, apabila dikemudian hari ditemukan adanya pelanggaran, maka saya bersedia untuk mempertanggungjawabkan sesuai aturan yang berlaku. Denpasar, 31 Maret 2015 Yang membuat pernyataan, Yasmin Novita Moertolo

7 UCAPAN TERIMA KASIH Penulis senantiasa mengucapkan syukur ke hadapan Tuhan Yang Maha Esa, karena atas karunia-nya maka tesis yang berjudul Pemberian Krim Ekstrak Beras Hitam (Oryza sativa L. indica) Menghambat Penurunan Jumlah Kolagen Pada Tikus (Rattus norvegicus) Galur Wistar Yang Dipapar Sinar Ultra Violet-B dapat terselesaikan dengan baik. Penulis menyadari bahwa tanpa bimbingan, pengarahan, sumbangan pikiran, dorongan semangat, dan bantuan lainnya yang sangat berharga dari semua pihak, tesis ini tidak akan terlaksana dengan baik dan lancar. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis menyampaikan rasa terima kasih setulus-tulusnya dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada: 1. Rektor Universitas Udayana, Prof. Dr. dr. Ketut Suastika, SpPD-KEMD dan Dekan Fakultas Kedokteran Universitas Udayana, Prof. Dr. dr. Putu Astawa, Sp.OT, yang telah memberikan kesempatan dan fasilitas kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan program Magister Ilmu Biomedik, Program Studi Kekhususan Anti-Aging Medicine di Universitas Udayana. 2. Direktur Program Pascasarjana Universitas Udayana, Prof. Dr. dr. Raka Sudewi, Sp.S(K), atas kesempatan yang telah diberikan kepada penulis untuk menjadi mahasiswa program Magister Ilmu Biomedik, Program Studi Kekhususan Anti-Aging Medicine di Universitas Udayana. 3. Ketua Program Magister pada Program Pascasarjana Ilmu Biomedik Program Studi Kekhususan Anti-Aging Medicine, Prof. DR. dr. Wimpie Pangkahila,

8 Sp.And., FAACS, yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk menjadi mahasiswa Program Studi Kekhususan Anti-Aging Medicine. 4. Prof. DR. dr. Wimpie Pangkahila, Sp.And., FAACS, selaku pembimbing pertama penulis yang senantiasa membimbing dan mendukung selama penulis mengikuti program Magister Ilmu Biomedik, Program Studi Kekhususan Anti- Aging Medicine di Universitas Udayana. 5. DR. dr. A.A.G.P.Wiraguna,SpKK (K), FINSDV, FAADV, selaku pembimbing kedua yang telah banyak memberikan bimbingan, saran, dorongan serta meluangkan waktu dan pemikiran dengan sabar dalam penyusunan tesis ini sehingga dapat terselesaikan dengan baik. 6. Prof. Dr. dr. Alex Pangkahila, M.Sc, Sp.And., Prof. dr. I Gusti Made Aman, Sp. FK dan DR.rer.nat. dr. Ni Nyoman Ayu Dewi, M.Si selaku penguji yang telah memberikan banyak masukan, saran, sanggahan dan koreksi sehingga tesis ini dapat terwujud seperti ini. 7. Seluruh dosen Program Pascasarjana Ilmu Biomedik Program Studi Kekhususan Anti-Aging Medicine di Universitas Udayana atas segala bimbingan dan bantuan yang diberikan selama penulis menempuh pendidikan. 8. dr. I Gusti Kamasan Nyoman Arijana, M.Si.Med, Drs. Ketut Tunas, M.Si, Ida Bagus Ketut Widnyana Yoga, S.TP, M.Si, Gede Wiranatha, S.Si, Made Surya Pramana Mahardika, S.TP, M.Sc, Wong Lip Wih, BPharm, M.Sc, PhD, yang telah membantu penulis sehingga penelitian tesis ini dapat berjalan dengan baik. 9. Teman-temanku tercinta angkatan 2013 Program Pascasarjana Ilmu Biomedik Program Studi Kekhususan Anti-Aging Medicine Universitas Udayana.

9 10. Kepada ibunda tercinta Hj. Shanti Reni dan Ayah drg. H. RM. Zulkarnain. A. Moertolo, Sp. BM(K) yang sudah mengasuh dan menyayangi serta memberikan dukungan kepada penulis, kepada ibu mertua tercinta Hj. Ninuk Pryambodo, SH dan ayah mertua H. Dodi Pryambodo, SH, MBA yang sudah menyayangi penulis serta memberikan dukungan. Tante tercinta Hj. Machrani Moertolo, SH yang selalu memberikan dukungan kepada penulis. Suami tercinta Donny Narendra yang dengan penuh perhatian dan kesabaran mendampingi penulis selama ini. 11. Kepada semua pihak, sahabat, rekan sejawat yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu di sini, atas seluruh dukungan dan bantuan yang telah diberikan selama penulis menjalani pendidikan Program Magister Program Studi Kekhususan Anti-Aging Medicine Universitas Udayana. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa tesis ini jauh dari sempurna. Dengan segala kerendahan hati, penulis mohon maaf apabila ada kesalahan dalam penulisan tesis ini. Sekiranya, penulis tetap mohon petunjuk untuk perbaikan supaya hasil yang tertuang dalam tesis ini dapat bermanfaat bagi ilmu kedokteran dan pelayanan kesehatan. Denpasar, 24 Maret 2015 Yasmin Novita Moertolo

10 ABSTRAK PEMBERIAN KRIM EKSTRAK BERAS HITAM (Oryza sativa L. indica) MENGHAMBAT PENURUNAN JUMLAH KOLAGEN PADA TIKUS (Rattus norvegicus) GALUR WISTAR YANG DIPAPAR SINAR ULTRA VIOLET-B Photoaging adalah penuaan pada kulit akibat paparan sinar ultraviolet (UV) berulang. Paparan sinar UV-B pada kulit menyebabkan terbentuknya Reactive Oxygen Species (ROS) yang dapat merusak serat serat kolagen melalui aktivasi Activator Protein-1 (AP-1) yang kemudian akan mengaktifkan Matrix Metalloproteinase (MMP)-1, MMP-3 dan MMP-9 sehingga kolagen matur akan terdegradasi. Selain kolagen matur, aktivasi dari AP-1 dapat menurunkan sintesis prokolagen I dan reseptor Transforming Growth Factor-beta (TGF-β) sehingga sintesis kolagen akan menurun. Ekstrak beras hitam (Oryza sativa L. indica) mengandung antosianin yang dapat menghambat aktivasi AP-1 sehingga MMP-1, MMP-3 dan MMP-9 tidak meningkat, yang mengakibatkan sintesis kolagen tidak mengalami hambatan serta tidak rusaknya jaringan kolagen. Ekstrak beras hitam juga mengandung senyawa fenol dan vitamin C yang dapat mencegah terjadinya penurunan jumlah kolagen akibat terbentuknya ROS dengan mendonorkan atom hidrogennya sehingga dapat meredam ROS. Tujuan penelitian ini adalah membuktikan efek pemberian krim ekstrak beras hitam (Oryza sativa L. indica) 20% menghambat penurunan jumlah kolagen pada tikus (Rattus norvegicus) galur wistar yang dipapar sinar UVB. Penelitian pemberian krim ekstrak beras hitam 20% ini merupakan penelitian eksperimental murni dengan metode post test only control group design. Penelitian terdiri dari dua kelompok dengan jumlah sampel 18 ekor tikus wistar jantan tiap kelompok. Kelompok 1 yaitu kelompok kontrol, diberi paparan sinar UVB dan diolesi krim bahan dasar. Kelompok 2 diberi paparan sinar UVB dan krim ekstrak beras hitam 20%. Dosis total UVB yaitu 840 mj/cm 2 yang diberikan selama 4 minggu, kemudian dilakukan biopsi untuk pemeriksaan jumlah kolagen yang dihitung dengan pemeriksaan histopatologis jaringan kulit dengan pewarnaan Sirius red. Jaringan kolagen utuh akan tampak berwarna merah terang. Jumlah kolagen dihitung dengan persentase pixel luas area dibandingkan dengan pixel seluruh jaringan dermis. Uji perbandingan setelah diberikan perlakuan adalah menggunakan uji t independent. Rerata jumlah kolagen kelompok kontrol sebesar 72,43±5,64%. Rerata kelompok perlakuan lebih tinggi yaitu sebesar 80,93±3,22%. Hasil uji perbandingan dengan uji t independent menunjukkan bahwa nilai t sebesar 4,44 dan memiliki nilai p sebesar 0,001 (p < 0,05). Data tersebut menunjukkan bahwa terdapat perbedaan jumlah kolagen yang bermakna antara kelompok kontrol dan kelompok perlakuan. Simpulan penelitian ini adalah pemberian krim ekstrak beras hitam 20% pada tikus Wistar selama 4 minggu menghambat penurunan jumlah kolagen kulit tikus Wistar yang terpapar sinar ultraviolet B sebesar 8,5%. Perlu dilakukan uji klinis sebelum diaplikasikan pada manusia tentang mekanisme serta efek lain krim ekstrak beras hitam. Kata kunci: krim ekstrak beras hitam, kolagen, sinar ultraviolet B

11 ABSTRACT ADMINISTRATION of BLACK RICE (Oryza sativa L. indica) EXTRACT CREAM PREVENTED THE DECREASE OF SKIN COLLAGEN in WISTAR RATS (Rattus norvegicus) EXPOSED TO ULTRAVIOLET B Photoaging is the aging of the skin due to exposure to ultraviolet light (UV) repeatedly. Exposure of the skin to UVB rays causes the formation of Reactive Oxygen Species (ROS) that can damage the collagen fibers through activation of Activator Protein-1 (AP-1) which then activates Matrix Metalloproteinase (MMP) -1, MMP-3 and MMP-9 so that the mature collagen will be degraded. Besides mature collagen, the activation of AP-1 can reduce the synthesis of procollagen I and Transforming Growth Factor-beta (TGF-β) receptor so that collagen synthesis will be decreased. Extract of black rice (Oryza sativa L. indica) contain anthocyanins which can inhibit AP-1 activation thus MMP-1, MMP-3 and MMP-9 are not increase, that makes the synthesis of collagen is not inhibited and the collagen tissue is not damaged. Black rice extract also contains phenolic compounds and vitamin C that can prevent a decrease in the amount of collagen due to the formation of ROS by donating hydrogen atom so that ROS can be damped. The purpose of this study was to prove the effects of administrating 20% black rice (Oryza sativa L. indica) extract cream to prevent the decrease of skin collagen in wistar rats (Rattus norvegicus) exposed to UVB rays. This study was a true experimental using post test only control group design. The subjects were divided into 2 groups, with 18 rats each. Control group was exposed with ultraviolet B and treated with basis cream. Treatment group was exposed with ultraviolet B with total dose 840 mj/cm 2 and was treated with 20% black rice extract cream. Ultraviolet B was given for 4 weeks, then a biopsy was done for examining the amount of collagen skin with sirius red staining. The collagen was calculated by histophatologic examination using sirius red staining. Intact collagen tissue was signed by red color. The amount of collagen was calculated by the percentage of the pixels area of collagen and was compared with the pixels of entire dermal tissues. T-independent test was used to analyze the data. Mean of amount of collagen in control group was 72.43±5.64%. Mean of treatment group was 80.93±3.22%, higher than control group. The post test comparison among the groups with t-independent test showed t-value was 4.44 and p value was 0.001; those data showed that there was a significantly different between the two groups (p < 0.05). The conclusion of this research was that the administration of 20% black rice extract cream prevented the decrease of skin collagen in Wistar rats exposed to ultraviolet B for 8.5%. A clinical trial needs to be done before it is applied to humans to unravel the mechanism and other effects of black rice extract cream. Keywords: cream of balck rice extract, collagen, ultraviolet B

12 DAFTAR ISI Halaman PRASYARATAN GELAR. LEMBAR PERSETUJUAN PEMBIMBING.. PENETAPAN PANITIA PENGUJI PENELITIAN... PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT.. UCAPAN TERIMA KASIH. ABSTRAK. ABSTRACT.. DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG DAFTAR LAMPIRAN. i ii iii iv v viii ix x xv xvi xvii xix BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian 5 BAB II KAJIAN PUSTAKA Proses Penuaan Teori Penuaan Gejala Klinik Penuaan Kulit Anatomi Kulit 12

13 Lapisan Epidermis Lapisan Dermis Lapisan Subkutis Penuaan Kulit Sinar Ultraviolet dan Efeknya Terhadap Kulit Efek Akut Sinar Ultraviolet Efek Kronis Sinar Ultraviolet Photoaging dan Mekanisme Terjadinya Photoaging Photoaging Mekanisme Terjadiya Photoaging Radikal Bebas dan Antioksidan Radikal Bebas Antioksidan Senyawa Fenol Antosianin Mekanisme Antosianin Mencegah Kerusakan Kolagen Vitamin C Beras Hitam Klasifikasi Beras Hitam Anatomi Beras Hitam Kandungan Beras Hitam Krim Tikus (Rattus norvegicus) Galur Wistar 44 BAB III KERANGKA BERPIKIR, KONSEP DAN HIPOTESIS Kerangka Berpikir. 48

14 3.2 Konsep Penelitian Hipotesis Penelitian 51 BAB IV METODE PENELITIAN Rancangan Penelitian Tempat dan Waktu Penelitian Populasi dan Sampel Populasi Kriteria Sampel Kriteria Inklusi Besar Sampel dan Cara Pengambilan Sampel Variabel Penelitian Identifikasi Variabel Klasifikasi Variabel Hubungan Antar Variabel Definisi Operasional Variabel Alat, Bahan dan Hewan Percobaan Alat Penelitian Bahan Penelitian Hewan Percobaan Prosedur Penelitian Persiapan Hewan Uji Preparasi Simplisia Ekstraksi Pembuatan Krim Alur Penelitian 65

15 4.8 Analisis Data 66 BAB V HASIL PENELITIAN Gambaran Histopatologis Kulit Tikus Wistar Setelah Perlakuan Uji Statistik Uji Deskriptif Uji Normalitas Data Uji Homogenitas Data Uji Efek Pemberian Krim Ekstrak Beras Hitam Terhadap Kadar Kolagen BAB VI PEMBAHASAN Subjek Penelitian Jumlah Kolagen Pada Kelompok Kontrol dan Kelompok Perlakuan.. 73 BAB VII SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Saran 79 DAFTAR PUSTAKA. 80 LAMPIRAN LAMPIRAN.. 86

16 DAFTAR TABEL 2.1 Kandungan Beras Hitam Hasil Uji Deskriptif Rerata Jumlah Kolagen Hasil Uji Normalitas Data Kolagen Sesudah Perlakuan Homogenitas Data Kolagen Antar Kelompok Perlakuan Perbedaan Rerata Kolagen Antar Kelompok Sesudah Diberikan Krim Ekstrak Beras Hitam 70

17 DAFTAR GAMBAR 2.1 Anatomi Kulit Biosintesis Kolagen Efek Sinar Ultraviolet Terhadap Kulit Mekanisme Terjadinya Photoaging Turunan Senyawa Fenol Struktur Kimia Antosianin Reaksi Reduksi dan Oksidasi Asam Askorbat Anatomi Beras Hitam Tikus Galur Wistar Rancangan The Randomized Post Test Only Control Group Skema Hubungan Antar Variabel Penelitian Bagan Alur Penelitian Gambaran Kolagen Kulit Tikus Wistar Dengan Pewarnaan Sirius red Perbandingan Jumlah Kolagen antar Kelompok Kontrol dengan Kelompok Perlakuan Mekanisme Senyawa Fenol, Vitamin C dan Antosianin Dalam Menghambat Kerusakan Kolagen. 77

18 DAFTAR SINGKATAN ATAU TANDA SINGKATAN (IL)-1 a/m A4M ACN ALA AO AP-1 camp CoQ10 DNA EGF F GAE GAEAC HOCl JNK m/a MAP kinase MED MMP mtdna n NF-KB : interleukin : air dalam minyak : American Academy of Anti Aging Medicine : Antosianin : asam alfa lipoat : Antioksidan : activator protein-1 : Cyclic adenosine monophosphat : Koenzim Q10 : Deoxyribonucleic Acid : epidermal growth factor : Distribusi : Galic acid equivalent : Gallic acid equivalent antioxidant capacity : asam hipoklorid : C-Jun amino terminal kinase : minyak dalam air : Mitogen-activated protein kinase : minimal erytema doses : Matrix Metalloproteinase : DNA mitokondria : Jumlah sampel : nuclear factor kappa B cells

19 nm ODC p RER ROS SB SOD t TGF-β TNF-α USP UV UVA UVB UVC : Nano meter : ornithine decarboxylase : Signifikansi : Rough Endoplasmic Reticulum : Reactive oxygen species : Simpangan Baku : Superoksida dismutase : Distribusi : Transforming Growth Factor-beta : Tumor Necroting Factor-alfa : United State Pharmacopeia : Ultra Violet : Ultra Violet A : Ultra Violet B : Ultra Violet C ± : lebih kurang > : lebih besar < : lebih kecil % : persentase

20 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Hasil Analisis Ekstrak Beras Hitam 88 Lampiran 2 Uji Normalitas Data 89 Lampiran 3 Uji Homogenitas Data 90 Lampiran 4 Uji T-independent data.. 91 Lampiran 5 Ethical Clearance 92

21 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Penuaan adalah proses yang akan dialami oleh setiap mahluk hidup dan terjadi secara bertahap pada seluruh organ. Terdapat dua jenis penuaan yaitu penuaan secara kronologis dan penuaan secara biologis. Penuaan secara kronologis adalah bertambahnya usia, yang sampai saat ini tidak dapat dihambat, namun ilmu Anti Aging Medicine berpendapat bahwa penuaan yang terjadi secara biologis dapat dihambat dengan cara mencegah berbagai penyakit yang timbul akibat penuaan. Konsep Anti Aging Medicine dicetuskan pada tahun 1993, konsep ini mengganggap dan memperlakukan penuaan seperti penyakit yang dapat dicegah, dihindari dan diobati sehingga dapat kembali ke keadaan semula, oleh karena itu manusia tidak lagi harus membiarkan begitu saja dirinya menjadi tua dengan segala keluhan atau mendapatkan pengobatan atau perawatan yang belum tentu berhasil (Pangkahila, 2007). Dengan ditemukan berbagai teori tentang penyebab penuaan, maka ditemukan pula cara dan upaya untuk memperlambat terjadinya penuaan tersebut yang tujuan akhirnya adalah untuk memperpanjang usia dalam keadaan sehat dan memiliki kualitas hidup yang baik. Faktor faktor yang menyebabkan penuaan dapat dikelompokan menjadi faktor internal dan faktor eksternal. Beberapa faktor internal adalah radikal bebas, berkurangnya hormon, glikosilasi, metilasi, apoptosis, sistem kekebalan yang menurun dan gen. Faktor eksternal yang utama adalah gaya hidup tidak

22 sehat kebiasaan yang salah, polusi lingkungan, stress dan kemiskinan (Pangkahila, 2011). Faktor eksternal yang menyebabkan penuaan pada kulit selain kebiasaan merokok, konsumsi alkohol yang berlebihan dan nutrisi buruk salah satunya adalah paparan sinar ultraviolet (UV) berulang, yang dapat menyebabkan terjadinya photoaging. Photoaging lebih sering mengenai daerah wajah, dada dan daerah ekstensor lengan. Gambaran klinis yang dijumpai antara lain adalah kulit yang kasar, kerutan, lesi pigmentasi dan keganasan (Baumann dan Saghari, 2009). Sinar UV berasal dari sinar matahari. Terdapat beberapa macam sinar UV yaitu sinar UVA yang memiliki panjang gelombang nm, sinar UVB yang memiliki panjang gelombang nm dan sinar UVC dengan panjang gelombang nm. Dari berbagai macam sinar UV yang ada, sinar UVB yang memiliki daya rusak sampai menembus lapisan dermis kulit dan merusak serat serat kolagen yang ada di dalamnya (Krutmann, 2011). Paparan sinar UVB yang lama dan berulang dapat menyebabkan kerusakan DNA berupa cross-linking pada basa pirimidin dan menyebabkan terbentuknya radikal bebas yaitu reactive oxygen species (ROS). Sinar UVB juga terbukti meningkatkan degradasi kolagen, karena sinar UVB dapat menginduksi berbagai matriks metalloproteinase (MMPs) akibat dari ROS yang terbentuk. Sinar UV memacu sintesis MMP-1, MMP-3 dan MMP-9 melalui pelepasan Tumor Necroting Factor-alfa (TNF-α) oleh keratinosit dan fibroblas serta menyebabkan penurunan Transforming Growth Factor-beta (TGF-β) (Alam dan Havey, 2010; Krutmann, 2011).

23 Kolagen adalah salah satu protein yang paling banyak pada tubuh manusia. Fungsi kolagen adalah sebagai jaringan yang dapat diregangkan dan menjadikan kulit sebagai pelindung dari trauma luar. Jenis kolagen yang ditemukan pada kulit adalah kolagen tipe I, tipe III, tipe IV, tipe V, tipe VII dan tipe XVII (Baumann dan Saghari, 2009). Pada photoaging, kolagen akan mengalami kerusakan dimana kolagen akan mengalami glikasi, yaitu reaksi non enzimatik yang melibatkan penambahan gula pereduksi molekul matriks ekstraseluler kolagen dan protein. Kolagen yang mengalami glikasi akan kehilangan kelenturannya dan tidak dapat mengalami remodeling. Kolagen yang terpapar berulang oleh sinar UVB akan mengalami degradasi dan penghambatan pertumbuhan prokolagen. Degradasi kolagen menjadi tidak lengkap dan terjadi akumulasi fragmentasi kolagen yang mengurangi integritas struktural dermis (Baumann dan Saghari, 2009; Yaar dan Gilchrest, 2007). Antioksidan diketahui dapat mencegah dan menghambat terbentuknya radikal bebas, walaupun kulit mengandung banyak antioksidan, antara lain superoksida dismutase (SOD), katalase, glutation peroksidase, tokoferol (vitamin E), koenzim Q10 (CoQ10), asam askorbat (vitamin C) dan karotenoid, tetapi jumlahnya masih jauh dari efektif dalam mengatasi stress oksidatif yang terjadi (Yaar dan Gilchrest, 2008). Untuk mencegah terjadinya kerusakan kolagen akibat paparan sinar UV, salah satu upaya yang dapat dilakukan adalah dengan mengkonsumsi antioksidan. Belakangan ini banyak antioksidan beredar di pasaran, antara lain adalah vitamin C dan antosianin yang merupakan bagian dari senyawa fenol golongan flavonoid.

24 Senyawa fenol dan vitamin C melindungi kerusakan kolagen akibat paparan sinar UV dengan cara mendonasikan elektronnya untuk menetralisasi radikal bebas yang terbentuk pada saat kulit terpapar sinar UV, sementara antosianin dapat mencegah teraktivasinya beberapa faktor transkripsi yang dapat menyebabkan terdegradasinya kolagen matur dan menghambat pembentukan kolagen baru (Apak et al., 2007; Telang, 2013; Yaar dan Gilchrest, 2007) Bahan pangan yang mengandung tinggi senyawa fenol, antosianin dan vitamin C salah satunya adalah beras hitam (Oryza sativa L. indica). Oleh karena itu penelitian ini dilakukan untuk mengetahui efektivitas dari senyawa fenol, antosianin dan vitamin C yang terkandung di dalam beras hitam sebagai antioksidan yang dapat menangkal radikal bebas sehingga dapat mengurangi efek kerusakan pada kulit. Berdasarkan hasil analisis laboratorium Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Udayana, didapatkan bahwa ekstrak beras hitam bagian endosperma dan embrio setelah proses pemekatan mengandung antosianin sebanyak 2.309,14 mg/100 gram, senyawa fenol sebanyak 6,42 % b/b GAE (Gallic acid equivalent) dengan kapasitas antioksidan 1336,37 ppm GAEAC (Gallic acid equivalent antioxidant capacity) dan IC 50% 1,33 mg/ml serta vitamin C sebanyak 6.769,23 mg/100 gram (Lampiran 1). Pada penelitian yang dilakukan oleh Xia et al., (2006) tentang pemberian ektrak beras hitam per oral meningkatkan stabilisasi plaque aterosklerosis pada tikus yang mengalami defisiensi Apolipoprotein-E, terbukti bahwa ekstrak beras hitam dapat menghambat degradasi kolagen tipe I dan mengambat pembentukan MMP-1 pada arteri brakiosefalika. Berdasarkan penelitian pendahuluan yang dilakukan tentang ekstrak beras hitam untuk mencegah penurunan jumlah kolagen pada tikus Wistar yang dipapar

25 sinar UVB dengan menggunakan krim ekstrak beras hitam dengan konsentrasi 15%, 18%, dan 20% didapatkan kadar yang paling efektif mencegah penurunan jumlah kolagen adalah krim ekstrak beras hitam dengan konsentrasi 20% (Moertolo, 2014). 1.2 RUMUSAN MASALAH Berdasarkan latar belakang tersebut maka dapat dibuat rumusan masalah seperti berikut : Apakah krim ekstrak beras hitam (Oryza sativa L. indica) 20% secara topikal dapat menghambat penurunan jumlah kolagen pada kulit tikus Wistar yang dipapar sinar ultraviolet B? 1.3 TUJUAN PENELITIAN Membuktikan ekstrak beras hitam (Oryza sativa L. indica) dapat menghambat penurunan jumlah kolagen pada kulit tikus Wistar yang dipapar sinar UVB. 1.4 MANFAAT PENELITIAN 1. Dapat menghasilkan satu bahan yang potensial sebagai anti penuaan kulit. 2. Dengan melakukan prosedur yang spesifik, dapat diketahui pengaruh ekstrak beras hitam (Oryza sativa L. indica) sebagai anti penuaan kulit yang bermutu tinggi, aman dan berkhasiat.

26 BAB II KAJIAN PUSTAKA 2.1 Proses Penuaan Teori Penuaan Anti Aging Medicine (AAM) telah memberikan konsep baru pada dunia kedokteran. Penuaan dapat diperlakukan seperti penyakit, sehingga dapat dicegah atau diobati bahkan dikembalikan ke kondisi semula sehingga usia harapan hidup dapat menjadi lebih panjang dengan kualitas hidup yang lebih baik (Pangkahila, 2011). Definisi aging menurut American Academy of Anti Aging Medicine (A4M) adalah kelemahan dan kegagalan fisik dan mental yang berhubungan dengan aging yang normal disebabkan karena disfungsi fisiologik, dalam banyak kasus dapat diubah dengan intervensi kedokteran yang tepat (Goldman dan Klatz, 2007). Terdapat banyak teori yang dapat menjelaskan mengapa manusia mengalami proses penuaan. Teori teori tersebut dapat dibagi menjadi dua kelompok, yaitu teori wear and tear dan teori program. Teori wear and tear pada prinsipnya menyatakan tubuh menjadi lemah lalu meninggal akibat dari penggunaan dan kerusakan yang terus menerus, teori ini meliputi kerusakan DNA, glikoslasi dan radikal bebas. Teori progam menganggap tubuh memiliki jam biologis, teori ini meliputi terbatasnya replikasi, proses imun dan neuroendocrine theory (Pangkahila, 2011).

27 1. Teori wear and tear Teori ini menyatakan tubuh menjadi lemah lalu meninggal adalah akibat dari penggunaan dan kerusakan yang terus menerus. Organ tubuh seperti hati, lambung, ginjal, kulit serta organ lainnya menurun karena toksin di dalam makanan dan lingkungan, konsumsi banyak lemak, gula, kafein, alkohol dan nikotin. Pada teori ini, sinar ultraviolet dan stress fisik serta emosional juga dianggap sebagai penyebab terjadinya kerusakan organ yang menyebabkan penuaan. Tetapi kerusakan ini tidak terbatas pada organ, melainkan juga terjadi pada tingkat sel (Pangkahila, 2011). Pada masa muda sistem pemeliharaan dan perbaikan tubuh mampu melakukan kompensasi terhadap pengaruh penggunaan dan kerusakan yang terjadi, namun pada masa tua tubuh kehilangan kemampuan untuk memperbaiki kerusakan karena penyebab apapun. Teori ini menyakinkan bahwa pemberian suplemen yang tepat dan pengobatan yang tidak terlambat dapat membantu mengembalikan proses penuaan. Yang termasuk ke dalam teori wear and tear ini adalah kerusakan DNA, glikosilasi dan teori radikal bebas (Pangkahila, 2011). 1.1 Kerusakan DNA Kerusakan DNA terjadi apabila terdapat proses penyembuhan yang tidak sempurna dan sebagai akibat dari penimbunan kerusakan molekul yang terus menerus. Kerusakan DNA yang menumpuk dalam waktu lama akan mencapai suatu keadaan di mana basis molekul sebenarnya sudah rusak berat. Dikatakan bahwa keseimbangan antara kerusakan DNA dan keberhasilan

28 penyembuhan DNA yang menentukan rentang usia seseorang (Pangkahila, 2011). 1.2 Glikosilasi Glikosilasi adalah faktor penting yang berkaitan dengan diabetes melitus tipe 2. Glukosa mungkin bergabung dengan protein yang telah mengalami dehidrasi, yang kemudian menyebabkan terganggunya sistem organ tubuh. Diabetes sering dianggap sebagai model biologik proses penuaan dini karena pada penderita diabetes mengalami proses patologik yang lebih awal sehingga usia harapan hidup pada penderita diabetes lebih pendek (Pangkahila, 2011). 1.3 Teori Radikal Bebas Pada teori ini dijelaskan bahwa suatu organisme menjadi tua karena terjadi akumulasi kerusakaan akibat radikal bebas di dalam sel. Radikal bebas merupakan suatu molekul yang memiliki satu atau lebih elektron yang tidak berpasangan. Radikal bebas memiliki sifat reaktifitas yang tinggi, karena kecenderungannya untuk menarik elektron dan memiliki kemampuan untuk mengubah suatu molekul menjadi radikal bebas karena hilangnya atau bertambahnya satu elektron pada molekul lain sehingga dapat menyebabkan kerusakan sel, gangguan fungsi sel, bahkan kematian sel. Molekul utama yang dirusak oleh radikal bebas adalah DNA, lemak dan protein. Pertambahan usia mengakibatkan akumulasi sel yang rusak akibat radikal bebas, sehingga dapat merusak sel dan merangsang terjadinya mutasi sel yang akhirnya menyebabkan kanker dan kematian. Radikal bebas juga dapat merusak kolagen dan elastin, suatu protein

29 yang menjaga kulit tetap lembab, halus, fleksibel dan elastis. Jaringan tersebut akan menjadi rusak akibat paparan radikal bebas, terutama pada daerah wajah, yang mengakibatkan lekukan dan kerutan pada kulit akibat paparan yang lama oleh radikal bebas (Goldman dan Klatz, 2007). 2. Teori Program Teori ini beranggapan bahwa di dalam tubuh manusia terdapat jam biologis, mulai dari proses konsepsi kemudian menjadi embrio, janin, masa bayi, anak anak, remaja, dewasa sampai menjadi tua dan meninggal adalah suatu proses yang terprogram. Yang termasuk ke dalam teori program ini adalah teori terbatasnya replikasi sel, proses imun dan teori neuroendocrine (Pangkahila, 2011) Teori Terbatasnya Replikasi Sel Menurut Hayflick (1998), mekanisme telomere, yaitu struktur khusus yang terdapat di bagian ujung chromosome strands, menentukan rentang usia sel dan pada akhirnya rentang usia organisme itu sendiri. Pada setiap proses replikasi sel, telomere akan memendek, yang pada suatu saat ketika telomere telah dipakai maka pembelahan sel akan berhenti (Pangkahila, 2011). 2.2 Proses Imun Teori ini menyatakan bahwa pada siklus kehidupan akan terjadi involusi pada kelenjar timus. Kelenjar ini adalah sumber dari sel T yang berperan penting pada sistem imun. Pada penuaan, jumlah sel T tidak

30 berkurang secara drastis namun terjadi penuruan pada fungsinya (Pangkahila, 2011). 2.3 Teori Neuroendocrine Teori yang dikembangkan oleh Vladimir Wilwan, yang mengembangkan teori wear and tear yang berfokus pada berbagai hormon bagi fungsi organ tubuh. Hormon dikeluarkan oleh beberapa organ yang dikendalikan oleh hipotalamus, sebuah kelenjar yang terletak di otak. Hipotalamus membentuk poros dengan hipofise dan organ tertentu yang kemudian mengeluarkan hormonnya (Goldman dan Klatz, 2007). Hormon bekerja dengan baik mengendalikan berbagai fungsi organ tubuh pada usia muda, namun seiring dengan bertambahnya usia, akan terjadi penurunan produksi hormon, yang pada akhirnya akan mengganggu berbagai sistem tubuh (Goldman dan Klatz, 2007) Gejala Klinis Penuaan Proses penuaan dimulai dengan menurunnya bahkan terhentinya fungsi berbagai organ tubuh. Akibat penurunan fungsi itu, muncul berbagai tanda dan gejala proses penuaan Proses penuaan berlangsung melalui tiga tahap (Pangkahila, 2011). 1. Tahap Subklinik (usia tahun) : Pada tahap ini, sebagian besar hormon di dalam tubuh mulai menurun, yaitu hormon testosteron, growth hormone, dan hormon estrogen. Pembentukan radikal bebas, yang dapat merusak sel dan DNA, mulai

31 mempengaruhi tubuh. Kerusakan ini biasanya tidak tampak dari luar. Karena itu, pada tahap ini orang merasa dan tampak normal, tidak mengalami gejala dan tanda penuaan. Bahkan, umumnya rentang usia ini dianggap usia muda dan normal. 2. Tahap Transisi (usia tahun) : Selama tahap ini kadar hormon menurun sampai 25%. Massa otot berkurang sebanyak satu kilogram setiap beberapa tahun. Akibatnya, tenaga dan kekuatan terasa hilang, sedang komposisi lemak tubuh bertambah. Keadaan ini menyebabkan resistensi insulin, meningkatnya resiko penyakit jantung pembuluh darah dan obesitas. Pada tahap ini gejala mulai muncul, yaitu penglihatan dan pendengaran menurun, rambut putih mulai tumbuh, elastisitas dan pigmentasi kulit menurun, dorongan dan bangkitan seksual menurun. Pada tahap ini orang merasa tidak muda lagi dan tampak lebih tua. 3. Tahap Klinik (usia 45 tahun ke atas) : Pada tahap ini penurunan kadar hormon terus berlanjut, yang meliputi DHEA (dehydroepiandrosterone), melatonin, growth hormone, testosteron, estrogen dan hormon tiroid. Terjadi juga penurunan bahkan hilangnya kemampuan penyerapan bahan makanan, vitamin dan mineral. Densitas tulang menurun, massa otot berkurang sekitar satu kilogram setiap tiga tahun, yang mengakibatkan ketidak mampuan membakar kalori, meningkatnya lemak tubuh dan berat badan. Penyakit kronis mulai nyata, sistem organ tubuh mulai mengalami kegagalan. Disfungsi seksual merupakan keluhan yang penting dan mengganggu keharmonisan banyak pasangan (Pangkahila, 2011).

32 1.2 Kulit Anatomi Kulit Kulit adalah organ terbesar dari tubuh, terhitung sekitar 15% dari total berat badan manusia. Kulit tersusun atas tiga lapisan yaitu epidermis, dermis, dan subkutis. Setiap lapisan memiliki karakteristik dan fungsinya masing masing (Kanitakis, 2002; Baumann dan Saghari, 2009). Gambar 2.1 Anatomi Kulit (Taghizadeh dan Bastanfard, 2012)

33 Lapisan Epidermis Epidermis adalah lapisan terluar dari kulit, terdiri dari epitel skuamosa bertingkat yang terutama terdiri dari dua jenis sel yaitu sel keratinosit dan sel dendritik. Epidermis dibagi menjadi empat lapisan sesuai dengan morfologi keratinosit yang tersusun dari dalam ke luar, yaitu lapisan sel basal (stratum basale), lapisan sel skuamosa (stratum spinosum), lapisan sel granular (stratum granulosum), dan lapisan sel cornified (stratum korneum) (James et al., 2006; Baumann dan Saghari, 2009). a. Stratum Basale Lapisan sel basal yang juga dikenal sebagai stratum germinativum, mengandung sel keratinosit yang menempel pada membran dasar dengan sumbu panjang tegak lurus terhadap dermis. Sel sel basal ini membentuk lapisan tunggal yang melekat satu sama lain melalui desmosom. Desmosom adalah struktur kompleks yang terdiri dari molekul adhesi dan protein lain yang merupakan bagian integral dalam adhesi sel dan transportasi sel. Sel basal memiliki peran dalam terjadinya proliferasi sel pada epidermis. Pada stratum basale terdapat ornithine decarboxylase (ODC) yang digunakan sebagai marker aktivitas proliferasi. ODC distimulasi oleh paparan berulang UVB dan diinaktivasi oleh asam retinoat, kortikosteroid dan vitamin D3 (Chu, 2008; Baumann dan Saghari, 2009; Jain, 2012).

34 b. Stratum Spinosum Stratum Spinosum terdiri dari 5 10 lapisan sel skuamosa. Lapisan ini terdiri dari berbagai sel yang berbeda dalam bentuk, struktur dan sifat tergantung dari lokasinya, yang antara lain adalah sel spinosus supra basal yang berbentuk polyhedral dengan inti bulat, sedangkan sel sel dari lapisan spinosus atas umumnya lebih besar ukurannya dan menjadi datar karena terdorong ke arah permukaan kulit dan mengandung granula lamellar (Chu, 2008). Pada lapisan ini terdapat cell junction yaitu, desmosom, adherent junction, tight junction dan gap junction (Jain, 2012). c. Stratum Granulosum Stratum granulosum terdiri dari sel sel pipih yang mengandung granul keratohialin dalam sitoplasmanya. Granul keratohialin mengandung profilagrin, lorikrin dan involukrin. Sel sel ini bertanggung jawab untuk sintesis dan modifikasi protein yang terlibat dalam keratinisasi (Chu, 2008; Baumann dan Saghari, 2009). d. Stratum Korneum Korneosit pada stratum korneum memiliki fungsi pelindung mekanik untuk epidermis dengan mencegah hilangnya air dan invasi oleh zat zat asing. Korneosit yang mengandung kadar protein tinggi dan kadar lemak rendah ini dikelilingi oleh matriks ekstraseluler lipid. Sifat fisik dan biokimia dari sel sel di stratum korneum bervariasi sesuai dengan letaknya. Sel sel yang berada di tengah memiliki

35 kapasitas untuk mengikat air lebih banyak dibandingkan dengan sel sel yang berada di lapisan yang lebih di dalam, karena konsentrasi asam amino bebas ditemukan lebih banyak pada sitoplasma sel lapisan tengah (Chu, 2008) Lapisan Dermis Lapisan dermis terletak antara epidermis dan lemak subkutan. Lapisan ini yang menentukan ketebalan kulit, dan juga memiliki peran penting pada penampilan kosmetik kulit. Ketebalan lapisan dermis bervariasi pada berbagai bagian tubuh. Pada penuaan, terjadi penurunan ketebalan dan kelembaban pada lapisan ini. Di dalam dermis terdapat syaraf, pembuluh darah, kelenjar keringat dan sebagian besar dermis terdiri dari kolagen. Bagian paling atas lapisan dermis yang dekat dengan epidermis disebut dermis pars papilare dan bagian bawah dari lapisan dermis yang dekat dengan lemak subkutan disebut dermis pars retikulare (Baumann dan Saghari, 2009). Karakteristik dari dermis pars papilare adalah terdapat bundel kolagen yang kecil, kepadatan yang tinggi dan terdapat elemen vaskular. Pada pars retikulare terdapat bundel kolagen yang lebih besar, elastin yang matang, pembuluh darah, saraf, otot, polisebasea, kelenjar apokrin dan ekrin (Baumann dan Saghari, 2009). Fibroblast adalah jenis sel utama dalam dermis. Fibroblast memproduksi kolagen, elastin, protein matriks lainnya, dan enzim seperti kolagenase dan stromelysin. Di dalam dermis juga terdapat sel mast,

36 leukosit polimorfonuklear, limfosit dan makrofag (Baumann dan Saghari, 2009). a. Kolagen Kolagen adalah protein alami terkuat yang banyak terdapat pada tubuh manusia. Terdapat beberapa tipe kolagen yang terdapat pada kulit. 80% - 85% kolagen tipe I terdapat dermis, kolagen tipe I terdiri dari 2 rantai α yaitu α1 dan α2. Kolagen tipe I berguna untuk kelenturan dermis. Jumlah kolagen tipe I terbukti menurun pada kulit yang menua. Kolagen tipe III adalah bentuk kedua paling penting dari kolagen pada dermis, namun memiliki diameter yang lebih kecil dari kolagen tipe I. Kolagen tipe III terdiri dari 3 rantai α, yaitu hidroksiprolin, glisin dan residu sistein. Kolagen tipe III dikenal juga sebagai fetal kolagen karena banyak ditemukan pada fetus. Kolagen jenis lain yang juga terdapat pada dermis adalah kolagen tipe IV, terdapat pada lamina densa dan terdiri dari rantai α1 dan α2, heterotrimer dan homo polimer. Kolagen tipe V terdiri dari 4 rantai yang berbeda dan terletak pada ubiquitous. Kolagen tipe VII terdiri dari satu rantai α dan memiliki ikatan disulfide dalam rantainya, dan kolagen tipe XVII terletak pada hemidesmosome (Baumann dan Saghari, 2009). Biosintesis Kolagen Pembentukan rantai pro α yang merupakan prekursor kolagen diawali dengan sintesis rantai prepro α, sebuah polipeptida yang mengandung sekuen signal amino terminal. Rantai prepro α dirubah menjadi rantai pro α pada retikulum endoplasma kasar (RER), kemudian

37 akan terjadi proses hidroksilasi residu prolyl dan lysyl yang dimulai saat rantai pro α terbentuk, dengan bantuan enzim prolyl hydroxylase dan Lysil hydroxylase dan sebagai kofaktor adalah O2, Fe, α-ketoglutarat dan asam askorbat. Proses selanjutnya adalah glikosilasi. Kolagen adalah glikoprotein yang mengandung residu galaktosil dan glukosilgalaktosil, glikosilasi terjadi setelah sintesis hidroksilisin sampai dengan terbentuk tripel helix pada RER, proses ini terjadi dengan bantuan enzim galactosyl-transferase dan glucosyl-transferase, namun fungsi dari residu gula ini belum diketahui. Kemudian akan terjadi proses assembly dan sekresi dimana tiga rantai pro α berikatan menjadi prokolagen, kecepatan proses ini bervariasi tergantung dari jenis kolagen. Prokolagen akan di transfer ke aparatus golgi, di dalam aparatus golgi akan terbentuk vesikel sekretoris yang akan menyatu dengan membran plasma kemudian mengeluarkan prokolagen ke matrix ekstraselular. Di matrix ekstraselluler akan terjadi pemutusan rantai prokolagen oleh enzim procollagen N-proteinase dan procollagen C-proteinase lalu terbentuk struktur tripel helix yang disebut tropokolagen. Tropokolagen secara spontan bersatu satu sama lain membentuk serat kolagen, namun serat tunggal tidak dapat berfungsi sebagai elastisitas kulit, sehingga serat kolagen bersatu membentuk cross link dengan bantuan enzim oxydase lysyl. Struktur cross link ini akan membentuk kolagen matur (Yaar dan Gilchrest, 2008).

38 Gambar 2.2 Biosintesis Kolagen (Gilkes et al., 2014) Lapisan Subkutis Lapisan subkutis atau hipodermis terletak di bawah dermis, sebagian besar terdiri dari lemak, yang merupakan sumber energi yang penting bagi tubuh. Pada lapisan ini juga terdapat kolagen tipe I, III, dan V. Lapisan subkutis menghubungkan kulit secara longgar dengan jaringan di bawahnya. Jumlah dan ukurannya berbeda beda menurut daerah di tubuh dan keadaan nutrisi individu (Baumann dan Saghari, 2009) Penuaan Kulit Penuaan adalah proses yang terjadi di seluruh organ, namun paling terlihat pada kulit. Terdapat dua proses utama pada penuaan kulit, yaitu penuaan intrinsik dan penuaan ekstrinsik. Penuaan intrinsik mengambarkan latar belakang genetik dari individu dan

39 akibat dari bertambahnya usia secara kronologis. Penuaan ekstrinsik disebabkan oleh faktor eksternal seperti merokok, konsumsi alkohol yang berlebihan, gizi buruk, dan paparan sinar matahari. Penuaan ekstrinsik dapat dikurangi dengan usaha anti aging. Penuaan kulit 80% disebabkan oleh paparan sinar matahari yang disebut photoaging (Baumann dan Saghari, 2009). Penuaan intrinsik pada kulit terjadi karena akumulasi kerusakan endogen akibat dari pembentukan senyawa oksigen relatif selama metabolisme oksidasi seluler. Selain itu penuaan intrinsik pada kulit juga terjadi akibat dari pemendekan telomere pada pembelahan sel, penurunan faktor pertumbuhan dan akibat dari penurunan hormon, dimana menurunnya hormon estrogen dapat mempengaruhi degradasi dari kolagen. Gambaran klinis penuaan intrinsik antara lain adalah serosis, kelemahan dan kerutan pada kulit serta gambaran tumor jinak seperti keratosis seboroik dan angina buah cherry. Di bawah mikroskop akan tampak atrofi epidermis, pendataran epidermal rete ridges dan atrofi dermis. Pada penuaan intrinsik terjadi peningkatan rasio jumlah kolagen III terhadap kolagen I (Baumann dan Saghari, 2009). Penuaan ekstrinsik paling utama disebabkan oleh paparan sinar UV atau yang disebut photoaging, sehingga penuaan ekstrinsik paling terlihat pada daerah wajah, dada dan bagian ekstensor dari lengan. Gambaran klinis photoaging antara lain adalah kerutan dan lesi pigmentasi seperti frackles, lentigines, hiperpigmentasi dan lesi hipopigmentasi seperti hipomelanosis gutata. Gambaran histopatologis berupa atrofi epidermis, dan perubahan pada kolagen dan elastin berupa fragmentasi, progresif cross-linkage serta kalsifikasi. Perbedaan gambaran klinis antara penuaan intrinsik dan ekstrinsik adalah pada penuaan intrinsik kulit tampak lebih halus dibandingkan pada kulit yang mengalami penuaan ekstrinsik walaupun pada kulit yang mengalami penuaan intrinsik tipis dan mengalami penurunan elastisitas (Baumann dan Saghari, 2009).

40 2.3 Sinar Ultraviolet dan Efeknya Terhadap Kulit Gambar 2.3 Efek Sinar Ultraviolet Terhadap Kulit (Landro, 2010). Sinar ultraviolet dibagi menjadi UVA dengan panjang gelombang nm, UVB dengan panjang gelombang nm dan UVC dengan panjang gelombang nm. UVC tidak pernah mencapai permukaan bumi karena terfiltrasi oleh ozon, namun UVA dan UVB dapat mencapai permukaan bumi, dan keduanya dapat menimbulkan kerusakan akut maupun kronis pada kulit manusia (Krutmann, 2011). UVB diserap paling banyak oleh epidermis dan menyebabkan kelainan seperti keratinosit, sementara UVA dapat menembus sampai ke dermis sehingga diserap oleh epidermis dan dermis, namun dibutuhkan jumlah yang lebih banyak untuk menyebabkan kerusakan dibandingkan UVB (Alam dan Havey, 2010).

41 2.3.1 Efek Akut Sinar Ultraviolet 1. Eritema Eritema adalah reaksi inflamasi akut pada kulit yang ditandai dengan kemerahan setelah paparan berlebihan radiasi UV. Dosis kemerahan minimal yang dapat dilihat jelas dalam 24 jam setelah radiasi disebut minimal erytema doses (MED). Eritema yang terbentuk bervariasi tergantung kepada panjang gelombang UVA. UVA terbagi dua, yaitu UVA 1 dan UVA 2, dimana UVA 2 lebih meningkatkan eritema dibandingkan dengan UVA 1. Efektivitas eritema menurun sebanding dengan panjang gelombang. Eritema terinduksi UVB memberikan respon lebih lambat daripada UVA dan mencapai puncak setelah paparan 6 24 jam tergantung dosis (Rigel et al., 2004; Taylor, 2005). 2. Pigmentasi Respon pigmentasi kulit mengikuti paparan sinar matahari yang terdiri dari reaksi kecoklatan (tanning) dan pembentukan melanin baru. Respon kecoklatan pada kulit tergantung pada gelombang radiasi. Eritema yang diindukdi UVB diikuti dengan pigmentasi. Melanisasi yang terjadi akibat paparan kumulatif UVA bertahan lebih lama dibandingkan dengan yang terjadi akibat paparan UVB. Perbedaan ini terjadi karena lokalisasi pigmen yang diinduksi UVA dari basal. Melanin yang diinduksi oleh UVB menghilang dengan turn-over epidermis dalam 1 bulan (Fisher at al.,2002; Taylor, 2005).

42 3. Kerusakan DNA Sinar Ultraviolet dapat menyebabkan kerusakan pada DNA berupa kesalahan pembacaan kode genetik, mutasi dan apoptosis. DNA seluler langsung menyerap UVB dan menyebabkan lesi pada basa pirimidin, yang menjadi ikatan kovalen dan merusak heliks DNA. Radiasi UVA dapat juga mengakibatkan lesi pada DNA walaupun daya rusak lebih lemah dibandingkan UVB (Taylor, 2005) Efek Kronis Sinar Ultraviolet 1. Photoaging Photoaging adalah bentuk kerusakan kulit akibat dari paparan sinar UV secara kronis dan lebih sering terjadi dibandingkan kanker kulit. Panjang gelombang sinar UV yaitu nm. Sinar UV terbagi 3 menurut panjang gelombangnya yaitu UVA, UVB dan UVC. 95% sampai dengan 98% sinar UVA mencapai bumi. UVB sebagian besar diserap oleh lapisan ozon, 2 5% yang mencapai bumi, sedangkan UVC diserap seluruhnya oleh lapisan ozon (Alam dan Havey, 2010; Krutmann, 2011). UVA menembus lapisan kulit sampai ke lapisan dermis, sedangkan UVB menembus daerah bagian atas lapisan dermis. UVA masuk paling dalam, akan tetapi daya rusak UVB dan UVC lebih besar (Taylor, 2005). 2. Fotokarsinogenesis Efek paparan sinar UV pada induksi dan progresi kanker kulit pada manusia sangat sulit dideteksi pada manusia. Perkembangan lesi kanker ini membutuhkan waktu bertahun tahun, sehingga penelitian

43 mengenai fotokarsinogenesis masih terbatas. Kerusakan DNA yang disebabkan oleh radiasi UV merupakan penyebab utama perkembangan kanker kulit (Taylor, 2005; Krutmann, 2011). 2.4 Photoaging dan Mekanisme Terjadinya Photoaging Photoaging Akibat dari paparan sinar UV kronis menyebabkan penuaan dini pada kulit yang disebut photoaging. Photoaging ditandai dengan kerutan halus dan kasar pada kulit, dispigmentasi, perubahan tekstur kulit, hilangnya elastisitas, dan aktinik keratosis prakanker. Sebagian dari tanda tanda klinis tersebut disebabkan oleh perubahan pada dermis. Dispigmentasi seperti keratosis seboroik, lentigo, dan hiperpigmentasi difus disebabkan oleh perubahan yang terjadi pada epidermis (Alam dan Havey, 2010). Photoaging tergantung terutama pada tingkat radiasi ultraviolet dan pada jumlah melanin pada kulit. Di samping kerusakan DNA secara langsung maupun tidak langsung, radiasi sinar ultraviolet mengaktifkan reseptor permukaan sel keratinosit dan fibroblast di kulit, yang mengarah ke kerusakan kolagen dalam matriks ekstraseluler dan shutdown sintesis kolagen baru (Pandel at al., 2013). Hilangnya jaringan ikat fibril kolagen dan akumulasi jaringan ikat elastin secara tidak teratur yang menyebabkan elastosis merupakan karakteristik kulit yang menua. Perubahan juga terjadi pada komponen seluler dan matriks ekstraseluler dari jaringan ikat kulit menua yang dapat mempengaruhi kapiler superfisial sehingga menyebabkan terjadinya telangiektasis (Alam dan Havey, 2010). Studi pada manusia dan tikus albino tanpa rambut menunjukkan bahwa

44 radiasi UVB akut dan kronis akan sangat meningkatkan vaskularisasi kulit dan angiogenesis. Matahari adalah sumber utama radiasi sinar ultraviolet dan kontributor utama photoaging tersebut. Radiasi UVC hampir sepenuhnya diserap oleh lapisan ozon dan tidak mempengaruhi kulit. UVB mempengaruhi lapisan epidermis dan menyebabkan sunburns (luka bakar akibat paparan surya). UVB paling intensif adalah antara pukul 10 pagi hingga 2 siang, selama bulan-bulan sepanjang musim panas, dan menyumbang 70% dari rata-rata kumulatif tahunan dosis UVB seseorang. UVA diyakini memiliki efek minor pada kulit, namun studi menunjukkan bahwa mereka menembus kulit lebih dalam. Secara signifikan lebih banyak foton dalam UVA yang diperlukan untuk menyebabkan tingkat kerusakan yang sama dengan UVB karena kurangnya kandungan energi, namun berada dalam jumlah jauh lebih tinggi di bawah sinar matahari dan lebih penetran daripada di UVB (Pandel et al., 2013) Mekanisme terjadinya Photoaging Sekitar 50% dari kerusakan kulit akibat photoaging disebabkan oleh pembentukan ROS. Pembentukan ROS terjadi di dalam kulit pada saat kulit terpapar sinar UV. ROS merusak kulit melalui reaksi modifikasi kimia langsung pada DNA mitokondria (mtdna), sel lipid, asam deoksiribonukleat (DNA), dan protein matriks dermal, termasuk kolagen (Alam dan Havey, 2010; Rhein dan Santiago, 2010). Pembentukan ROS terjadi dalam waktu kurang dari 30 menit setelah pajanan UV dan level peroksida meningkat dua kali lipat pada kulit manusia. Pembentukan ROS oleh paparan berulang UVB melalui interaksi langsung dan tidak langsung. Interaksi langsung UVB berupa cross-linking basa pirimidin berdekatan, yang menyebabkan kerusakan langsung pada DNA dan ikatan