TESIS. Disusun Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Mencapai Derajat Magister. Program Studi Kedokteran Keluarga Minat Utama: Ilmu Biomedik

Transkripsi

1 PENGARUH PEMBERIAN KETAMIN DOSIS TUNGGAL TERHADAP EKSPRESI KASPASE-3 PADA KORTEKS SEREBRI FRONTALIS TIKUS WISTAR TESIS Disusun Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Mencapai Derajat Magister Program Studi Kedokteran Keluarga Minat Utama: Ilmu Biomedik Oleh : Wawan Irwansyah S PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2014 i

2 ii

3 iii

4 PERNYATAAN ORISINALITAS DAN PUBLIKASI ISI TESIS 1. Saya menyatakan dengan sebenarnya bahwa :Tesis yang berjudul PENGARUH PEMBERIAN KETAMIN DOSIS TUNGGAL TERHADAP EKSPRESI KASPASE-3 PADA KOTEKS SEREBRI FRONTALIS TIKUS WISTAR, ini adalah karya penelitian saya sendiri dan bebas plagiat, serta tidak terdapat karya ilmiah yang pernah diajukan oleh orang lain untuk memperoleh gelar akademik serta tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain kecuali secara tertulis digunakan sebagai acuan dalam naskah ini dan disebutkan dalam sumber acuan serta daftar pustaka. Apabila di kemudian hari terbukti terdapat plagiat dalam karya ilmiah ini, maka saya bersedia menerima sanksi sesuai ketentuan peraturan perundang undangan (Permendiknas No. 17, tahun 2010). 2. Publikasi sebagian atau keseluruhan isi Tesis pada jurnal atau forum ilmiah lain harus seijin dan menyertakan tim pembimbing sebagai author dan PPs UNS sebagai institusinya. Apabila dalam waktu sekurang kurangnya satu semester (enam bulan sejak pengesahantesis), saya tidak melakukan publikasi dari sebagian atau keseluruhan Tesis ini, maka Program Studi Kedokteran Keluarga UNS berhak mempublikasikannya pada jurnal ilmiah yang diterbitkan Program Studi Kedokteran Keluarga UNS. Apabila saya melakukan pelanggaran dari ketentuan publikasi ini, maka saya bersedia mendapatkan sanksi akademik yang berlaku. Surakarta, Desember 2014 WawanIrwansyah S iv

5 KATA PENGANTAR Segala puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas petunjuk dan rahmat yang diberikan, sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis ini dengan judul : Pengaruh Pemberian Ketamin Dosis Tunggal Terhadap Ekspresi Kaspase-3 Pada Korteks Serebri Frontalis Tikus Wistar. Tesis ini dimaksudkan sebagai penelitian yang merupakan salah satu persyaratan untuk mencapai derajat magister, maka pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terimakasih sebesar-besarnya kepada yang terhormat: 1. Prof.Dr.Ravik Karsidi, Drs, MS selaku Rektor Universitas Sebelas Maret Surakarta yang telah memberikan kesempatan untuk mengikuti pendidikan di Universitas Sebelas Maretini. 2. Prof. Dr. Ir. Ahmad Yunus, MS selaku Direktur Program Pascasarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta yang telah memberikan kesempatan untuk mengikuti program Magister di Program Pascasarjana Universitas Sebelas Maret. 3. Prof. Dr. Zainal Arifin Adnan, dr, SpPD-KR FINASIM, selaku Dekan Fakultas Kedokteran Universitas Sebelas Maret Surakarta yang telah memberikan kesempatan untuk mengikuti Program Pendidikan Dokter Spesialis Fakultas Kedokteran Universitas Sebelas Maret. 4. Dr. HariWujoso, dr. SpF, MM selaku Ketua Program Studi Magister Kedokteran Keluarga Universitas Sebelas Maret yang telah memberikan kesempatan untukmengikut istudi Program Magister Kedokteran Keluarga. 5. Prof. Dr. HarsonoSalimo, dr,spa(k) selaku pembimbing metodologis yang dengan kesabarannya membimbing dan meneliti tesis ini sehingga menjadi lebih baik. v

6 6. Ari Natali P. dr. MPH. Ph.D. selaku Sekretaris Program Studi Magister Kedokteran Keluarga Program Pascasarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta yang telah memberikan kesempatan dan bimbingan studi pada program Magister Kedokteran Keluarga. 7. Mulyo Hadi Sudjito dr, SpAn KNA selaku Ketua Prodi Pendidikan Dokter Spesialis Anestesi dan Terapi Intensif FKUNS/RSDM yang telah memberikan kesempatan untuk mengikuti program Magister di Program Pascasarjana Universitas Sebelas Maret. 8. Marthunus Judin, dr, SpAn. selaku Kepala Bagian Ilmu Anestesi dan Terapi Intensif FKUNS/RSDM. Terima kasih telah memberikan kesempatan dan dukungan untuk mengikuti program Magister di Program Pascasarjana Universitas Sebelas Maret. 9. Sugeng Budi Santosa, dr, SpAn. KMN selaku SPS Ilmu Anestesi dan Terapi Intensif FKUNS/RSDM. Terima kasih telah memberikan kesempatan dan dukungan untuk mengikuti program Magister di Program Pascasarjana Universitas Sebelas Maret. 10. Purwoko dr, SpAn KAKV selaku Sekretaris Bagian Ilmu Anestesi dan Terapi Intensif FKUNS/RSDM yang telah memberikan kesempatan untuk mengikuti program Magister di Program Pascasarjana Universitas Sebelas Maret. 11. Eko Setijanto, dr, MSI.Med, SpAn, KIC selaku pembimbing substansi yang telah memberikan bimbingan dalam pembuatan usulan tesis ini. 12. Istri saya Adriatik Ivanti, M. Psi, dan kedua anak saya Anindya Kirana Nariswari dan Ayesha Yasmine Kalila yang yang telah memberikan dukungan dan selalu menjadi inspirasi buat saya. 13. Rekan-rekan residen anestesi yang telah membantudan mendukung. vi

7 14. Semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan usulan tesis ini yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Penulis menyadari bahwa penelitian ini masih banyak kekurangan, untuk itu kritik dan saran dari pembaca, penulis harapkan sehingga lebih sempurna. Surakarta, Desember 2014 WawanIrwansyah vii

8 THE EFFECT OF SINGLE DOSE KETAMINE ON EXPRESSION OF CASPASE-3 IN THE FRONTAL CEREBRAL CORTEX OF WISTAR RATS Wawan Irwansyah, Harsono Salimo, Eko setijanto Magister Kedokteran Keluarga Program PASCASARJANA UNS ABSTRACT Wawan Irwansyah, S The Effect of Single Dose Ketamine on Expression of Caspase-3 in The Frontal Cerebral Cortex of Wistar rat, Supervisior I: Prof. dr. Harsono Salimo, Sp.A (K). Supervisior II: dr. Eko Setijanto, M.Si,Med, SpAn, KIC, Department of Anesthesiology and Intensive Therapy, Medical Faculty. Master of Family Medicine, Post- Graduate Program of Sebelas Maret University, Surakarta. Blockade of NMDA and GABA receptors during neurodevelopment periode may increase the apoptotic neurodegeneration in the brain tissue that is vulnerable. An increase in apoptosis can lead to memory disorders and learning disorders in the future. This research was conducted in 7-day-old wistar with assumption that human body and animals body have the same mechanism. Therefore the aim of this researche is to know the effect of a single dose ketamine 40 mg/kg on the expression of caspase-3 in the frontal cerebral cortex 7-day-old wistar rats. This study uses quantitative methods with experimental approaches. Subjects were 30 7-day-old wistar rat infants that were obtained from pregnant rats and maintained until delivery. All 30 wistar rat infants were divided into two groups: the control group (administration of 0.9 % NaCl) and treatment group (administration of ketamine 40 mg/kg), both were administered intramuscularly. 24 hours after injection the rats were euthanized and their brain tissues were taken for histopathological preparations then assessed the amount of expression of caspase-3 in the region of the frontal cerebral cortex. The results showed that the average value of the expression of caspase-3 in 15 infant rats from the treatment group was ± 2.051, there is an increase of 2.08 times compared with the control group which has an average expression of caspase-3 as much as ± P=0.000 (< 0.05), it can be cocluded that there is a significant difference in the value of the expression of caspase-3 in the control group (0.9 % NaCl) and treatment group (ketamine 40 mg / kg). Keywords: neurodevelopment, ketamine, apoptosis, caspase-3 viii

9 PENGARUH PEMBERIAN KETAMIN DOSIS TUNGGAL TERHADAP EKSPRESI KASPASE-3 PADA KORTEKS SEREBRI FRONTALIS TIKUS WISTAR Wawan Irwansyah, Harsono Salimo, Eko setijanto Magister Kedokteran Keluarga Program PASCASARJANA UNS ABSTRAK Wawan Irwansyah, S Pengaruh Pemberian Ketamin Dosis Tunggal Terhadap Ekspresi Kaspase-3 Pada Korteks serebri Frontalis Tikus Wistar, Pembimbing I: Prof. dr. Harsono Salimo, Sp.A (K). Pembimbing II: dr. Eko Setijanto, M.Si,Med, SpAn, KIC, Anestesiologi dan Terapi Intensif Fakultas Kedokteran, Program Studi Magister Kedokteran Keluarga, Program Pascasarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta. Blokade reseptor NMDA dan GABA pada masa perkembangan otak (Neurodevelopment) dapat meningkatkan apoptosis neurodegenerasi pada jaringan otak yang rentan. Adanya peningkatan apoptosis ini dapat menyebabkan gangguan memori dan gangguan belajar dimasa yang akan datang. Penelitian ini menggunakan subyek tikus wistar usia 7 hari dengan asumsi bahwa tubuh manusia dan hewan berfungsi berdasarkan mekanisme/prinsip yang sama. Oleh karena itu tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh pemberian ketamin dosis tunggal 40 mg/kg terhadap ekspresi kaspase-3 pada korteks serebri frontalis tikus wistar usia 7 hari. Penelitian ini menggunakan metode kuantitatif dengan pendekatan eksperimen. Subyek penelitian adalah 30 bayi tikus wistar usia tujuh hari yang didapatkan dari tikus hamil yang dipelihara hingga melahirkan. Ketigapuluh bayi tikus wistar tersebut dibagi menjadi dua kelompok, yaitu kelompok kontrol (pemberian NaCl 0,9 %) dan kelompok perlakuan (pemberian ketamin 40 mg/kg) yang diberikan secara intramuskular. Setelah 24 jam penyuntikan bayi tikus dieuthanasia dan diambil jaringan otaknya untuk dibuat preparat histopatologi dan dinilai jumlah ekspresi kaspase-3 pada regio kotreks serebri frontalis. Hasil penelitian menunjukan bahwa rata-rata nilai ekspresi kaspase-3 dari 15 bayi tikus pada kelompok perlakuan adalah 34,147 ± 2,051 atau meningkat sebesar 2,08 kali dibandingkan dengan kelompok kontrol yaitu dengan rata-rata ekspresi kaspase-3 sebanyak 11,093 ± 0,381. Nilai P=0,000 (<0,05), artinya terdapat perbedaan yang bermakna nilai ekspresi kaspase-3 pada kelompok kontrol (NaCl 0,9%) dan kelompok perlakuan (ketamin 40 mg/kg). Kata kunci : Neurodevelopment, ketamin, apoptosis, kaspase-3 ix

10 DAFTAR ISI KATA PENGANTAR... ABSTRAC... ABSTRAK... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR SINGKATAN... v viii ix x xii xiii I. PENDAHULUAN... 1 A. Latar Belakang Masalah... 1 B. Rumusan Masalah... 4 C. Tujuan Penelitian... 4 D. Manfaat Penelitian... 4 II. TINJAUAN PUSTAKA... 6 A. Kajian Teori Pertumbuhan dan perkembangan SSP Apoptosis Cara Kematian Sel Apoptosis Pada Sistem Saraf Pengaruh anestesi umum pada otak yang masih berkembang Kaspase Ketamin Reseptor antagonis N-methyl-D-aspartam (NMDA) Pengaruh ketamin pada Neurodevelopmental Mekanisme ketamin terhadap apoptosis B. Penelitian yang relevan x

11 C. Kerangka Berpikir dan Kerangka Konsep Kerangka Berpikir Kerangka Konsep D. Hipotesis III. METODE PENELITIAN A.Waktu dan Tempat Penelitian B. Jenis Penelitian C. Populasi dan Sampel Penelitian D. Definisi Operasional E. Alur Penelitian F. Bahan dan Cara Kerja Penelitian G. Analisis Data H. Etika Penelitian IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN A. Hasil Penelitian Deskripsi Data Hasil Pemeriksaan Ekspresi Kaspase Hasil Uji Normalitas Data Penelitian Uji Hipotesis B. Pembahasan C. Keterbatasan Penelitian V. KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan B.. Saran DAFTAR PUSTAKA xi

12 DAFATAR GAMBAR Gambar 2.1 Kematian sel Nekrosis... 8 Gambar 2.2 Apoptosis Ekstrinsik Gambar 2.3 Apoptosis Intrinsik Gambar 2.4 Struktur Domain Kaspase Manusia Gambar 2.5 Jalur ekstrinsik dan Instrinsik dari Apoptosis Gambar 2.6 Struktur formula dua isomer Ketamin Gambar 2.7 Diagram skematik reseptor/chanel kompleks NMDA Glutamat Gambar 2.8 Blok Reseptor NMDA oleh Agen Anestesi Gambar 2.9 Kerangka Berpikir Gambar 2.10 Kerangka Konsep Gambar 2.11 Alur Penelitian Gambar 4.1 Ekspresi Kaspase-3 pada kelompok kontrol (A) dan kelompok perlakuan (B) Gambar 4.2 Perbandingan nilai ekspresi kaspase-3 antara kelompok kontrol dan kelompok perlakuan xii

13 DAFTAR SINGKATAN AIF apoptosis inducing factor APAF1 apoptotic protease activating factor ATP Adenosine Triphosphate BAK Bcl-2 homologous antaginist killer BAX Bcl-2-associated X protein BCL-2 B-cell lymphoma 2 BDNF brain-derived neurotrophic factor BID BH3-interacting domain death agonist CAD caspase-activated deoxyribonuclease CARD caspaserecruitmen domain CD95 Cluster of differentiation 95 CD95L Cluster of differentiation 95 c-flip cellular FLICE-like inhibitory protein ciaps cellular inhibitor of apoptosis proteins CMRO 2 cerebral metabolic rate for oxygen CPP carboxypiperazin-4-yl-propyl-l-phospnonic acid CrmA cytokine response modifier A CSF cerebrospinal fluid CYTC Cythocrom t cell datp deoxyadenosine triphospate DD death domain DED death effector domain DIABLO direct IAP binding protein with low pl DISC death-inducing signaling complex DNA deoxy ribonucleat acid ENDOG endoneclease G FADD FAS-associated protein with a DD FAS apoptosis stimulating fragmen FASL FAS ligand GABA gamma-aminobutyric acid HTRA2 High temperature requirment A 2 IAP Inhibitor of apoptosis ICE interleukin-1β converting enzyme MOMP mitochondrial outer membrane permeabilization MPT mitocondrial permeability transition NGF nerve growth factor NMDA N-methyl-D-aspartame NO Nitrous Oxyde NOCD naturally occurring cell death NT neurothropic factor PLAD preligand assembly domain PTPC permeability transition pore commit complex to user RIP Receptor Interacting Protein xiii

14 RIPK1 receptor-interacting protein kinase 1 SMAC Second mithocondria-derived activator SSP susunan saraf pusat tbid truncated BID TNF tumor necrosis factor TNFR tumor necrosis factor receptor TNFR1 tumor necrosis factor receptor1 TNFSF10 TNF sperfamily 10 TNFα tumor necrosis factor α TRADD TNFR-associated DD TRAF TNFR-associated factor TRAIL TNF-related apoptosis inducing ligand TRAILR TRAIL receptor Trk Tropomyosin receptor kinase UNC5A-D uncoordinated receptor Z-VAD-fmk N-benzyloxycarbonyl-Val-Ala-Asp-fluoromrthylketone xiv