BAB I PENDAHULUAN. I.1 Latar Belakang Cedera otot merupakan salah satu penyebab morbiditas dan penurunan

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Cedera otot merupakan salah satu penyebab morbiditas dan penurunan kondisi fisik seseorang. Olahraga, aktivitas fisik, kontraksi eccentric, trauma akut dan penyakit merupakan penyebab utama cedera pada otot skelet (Urso, 2013). Berdasarkan Armed Forces Health Surveillance Center, cedera muskuloskeletal merupakan cedera terbanyak di pusat kesehatan tahun 2010 dan % dialami oleh atlet akibat latihan (Ciciliot & Schiaffino, 2010). Respon penyembuhan cedera otot yang buruk berakibat pada waktu penyembuhan yang lama, risiko cedera berulang dan fibrosis yang menyebabkan hilangnya massa otot dan berakibat pada penurunan kualitas hidup (Kalimo, 2008; Walter J, 2015; Bhullar et al., 2016). Latihan dengan intensitas yang berat dan durasi yang lama rentan dengan cedera (exercise induce muscle damage). Single bout of downhill running exercise merupakan salah satu jenis latihan eccentric yang menyebabkan cedera pada otot melalui kerusakan makromolekul hingga robekan pada sarkolema, lamina basalis dan jaringan penyokong otot yang menyebabkan kerusakan myofiber otot ekstensor kaki dalam waktu singkat hanya dalam 30 menit (Bucci & Dodson, 2000). Respon perbaikan jaringan otot setelah cedera dipengaruhi oleh hormon, nutrisi dan tingkat cedera. Pengembangan metode terapi yang efektif dalam meningkatkan respon penyembuhan otot setelah cedera penting untuk meminimalkan dampak dari cedera 1

2 2 otot. Proses inflamasi memegang peran penting dalam penyembuhan dan regenerasi otot setelah cedera. Latihan dengan tipe single bout of downhill running exercise menyebabkan pemanjangan periode inflamasi. Walaupun proses inflamasi berperan dalam regenerasi otot, namun inflamasi yang berlebihan menyebabkan kerusakan sekunder seperti fibrosis hingga degenerasi otot sehingga periode inflamasi setelah cedera otot harus ditekan (Kato et al. 2016). Peningkatan sitokin pro inflamasi TNF-α yang belebihan setelah latihan menghambat proliferasi dan diferensiasi sel satelit yang menghambat regenerasi sel otot setelah cedera (Magee et al., 2008). Otot skelet merupakan jaringan yang stabil sebab mempunyai turn over protein yang rendah, meskipun demikian ketika terdapat stimulasi berupa latihan atau cedera, otot skelet mampu melakukan regenerasi dengan sangat cepat (Li, 2010). Regenerasi otot skelet diperankan oleh sel satelit yang terletak diantara lamina basalis dan sarkolema. Sel ini merupakan sel progenitor mononuklear yang bertanggung jawab dalam regenerasi serabut otot setelah terjadi trauma (Serrano dan Munozcanoves, 2010; Isabel et al., 2009). Pada sel otot skelet normal yang matur, sel satelit dalam keadaan fase G 0 (state phase) tetapi ketika terjadi cedera, sel satelit akan teraktivasi dan menyebabkan sel keluar dari fase G 0 ke fase G 1, kemudian memasuki tahapan siklus sel: proliferasi sel, diferensiasi myoblast dan fusi dengan serabut otot untuk memperbaiki regio otot yang cedera (Isabel et al., 2009). Aktivasi, proliferasi dan diferensiasi sel satelit diregulasi oleh faktor transkripsi spesifik otot skelet (myogenic regulatory factor) seperti MyoD, Myf5, myogenin dan MRF4. Protein tersebut diekspresikan saat myogenesis pada regenerasi otot setelah cedera dan dapat

3 3 digunakan sebagai marker tahapan proliferasi dan diferensiasi sel satelit selama proses myogenesis. MyoD diekspresikan pada sel satelit yang teraktivasi dan diperlukan pada siklus sel agar sel masuk ke fase S, sedangkan myogenin berkaitan dengan pembentukan serabut otot, yaitu fusi myoblast menjadi myotube (Hawke dan Garry, 2001). Tumor necrosis factor alpha (TNF-α) adalah sitokin pro inflamasi utama yang diproduksi oleh makrofag dan memiliki peran penting dalam regenerasi otot (Li, 2003). Latihan dengan tipe eccentric menyebabkan cedera otot dan memicu infiltrasi makrofag sehingga terjadi peningkatan TNF-α secara eksesif. TNF-α memiliki fungsi katabolik protein otot dan degradasi protein otot tergantung pada kadar nya didalam darah setelah cedera. Kadar TNF-α yang rendah memicu proliferasi sel satelit dan kadar yang tinggi memicu apoptosis myoblast sehingga tidak terjadi diferensiasi sel (Magee, 2008). Nutrisi memberikan kontribusi yang besar dalam regulasi protein otot, massa otot serta kemampuan regenerasi otot setelah cedera. Polyunsaturated Fatty Acid (PUFA) adalah komponen posfolipid penyusun membran sel otot yang tidak dapat disintesis oleh tubuh dan hanya didapatkan melalui diet yang bersumber dari tanaman atau binatang (D Antona et al., 2014). Asam lemak Omega 3 (n-3 fatty acid) adalah kelompok polyunsaturated fatty acid yang terdiri dari α-linolenic acid (ALA) yang disentesis oleh tanaman, eicosapentanoic acid (EPA) dan docosahexaenoic acid (DHA) yang banyak ditemukan dalam minyak ikan (Jeromson et al., 2015). World

4 4 Health Organization (WHO) menganjurkan konsumsi 0,8-1,1 gram ALA dan 0,3-0,5 gram EPA/DHA dalam diet setiap harinya ontuk pola hidup yang sehat, sedangkan Food and Drug Administration (FDA) merekomendasikan konsumsi omega 3 (EPA/DHA) maksimal 3 gram per hari atau setara dengan 50 mg/kgbb/hari pada seseorang dengan berat badan 60 Kg (Fappi et al., 2014). Suplementasi omega 3 setelah latihan menurunkan pelepasan protein pro inflamasi, menurunkan produksi anion superoxide oleh neutrofil, menurunkan cedera otot akibat latihan dan menurunkan insiden penyakit kardiovaskular (Macaluso et al., 2013). Penelitian ini dimaksudkan untuk mengetahui peran suplementasi minyak ikan omega 3 terhadap kadar TNF-α, proliferasi sel satelit dan diferensiasi sel satelit sebagai tahapan myogenesis dalam proses regenerasi sel otot setelah terjadi cedera karena masih terbatasnya penelitian tentang hal tersebut. I.2. Perumusan Masalah Berdasarkan uraian dalam latar belakang masalah diatas, maka dapat dirumuskan masalah penelitian dalam bentuk pertanyaan penelitian sebagai berikut: 1. Apakah kadar sitokin pro inflamasi TNF-α lebih rendah pada kelompok yang diberikan suplementasi minyak ikan omega 3 dibandingkan dengan kelompok kontrol?

5 5 2. Apakah proliferasi sel satelit melalui ekspresi myogenic regulatory factor MyoD lebih tinggi pada kelompok yang diberikan suplementasi minyak ikan omega 3 dibandingkan dengan kelompok kontrol? 3. Apakah diferensiasi sel satelit melalui ekspresi myogenic regulatory factor Myogenin lebih tinggi pada kelompok yang diberikan suplementasi minyak ikan omega 3 dibandingkan dengan kelompok kontrol? 4. Apakah kadar TNF-α mempengaruhi proliferasi dan diferensiasi sel satelit melalui ekspresi myogenic regulatory factor MyoD dan Myogenin? Tujuan umum: I.3. Tujuan Penelitian Penelitian ini secara umum bertujuan untuk mengetahui efek suplementasi minyak ikan omega 3 terhadap peningkatan proliferasi dan diferensiasi sel satelit dalam proses penyembuhan otot skelet yang cedera. Tujuan khusus: 1. Untuk mengkaji efek suplementasi minyak ikan omega 3 terhadap kadar sitokin pro inflamasi TNF-α otot skelet yang cedera. 2. Untuk mengkaji efek suplementasi minyak ikan omega 3 terhadap proliferasi sel satelit melalui ekspresi myogenic regulatory factor MyoD sel satelit otot skelet yang cedera.

6 6 3. Untuk mengkaji efek suplementasi minyak ikan omega 3 terhadap diferensiasi sel satelit melalui ekspresi myogenic regulatory factor Myogenin sel satelit otot skelet yang cedera. 4. Untuk mengkaji pengaruh kadar TNF-α terhadap proliferasi dan diferensiasi sel satelit melalui ekspresi myogenic regulatory factor MyoD dan Myogenin I.4. Keaslian Penelitian 1. Pheng (2012) meneliti efek asam lemak omega 3 (ALA, EPA, DHA) terhadap siklus sel pada proliferasi sel myoblast C2C12 tikus. Kesimpulan hasil penelitian: asam lemak omega 3 rantai panjang (DHA dan EPA) meningkatkan proliferasi sel C1C12 dengan cara pemanjangan fase G1 melalui supresi protein regulator cyclin D dan Cdk2 kinase pada level protein dan mrna. Sedangkan ALA tidak menyebabkan peningkatan proliferase sel. 2. Magee (2008) meneliti efek pemberian asam lemak omega 3 EPA terhadap differensiasi sel C1C12 tikus. Kesimpulan hasil penelitian: asam lemak omega 3 EPA mencegah efek buruk TNF-α dalam menghambat diferensiasi sel menjadi myotubes. 3. Gray et al. (2012) meneliti efek pemberian minyak ikan omega 3 terhadap perubahan fungsi imunitas tubuh setelah latihan pada subjek pria yang diberikan maksimal exercise dan latihan aerobik. Kesimpulan hasil penelitian: minyak ikan

7 7 menurunkan produksi IL2, IL6 dan IFN-γ dalam sampel darah pada periode recovery setelah exercise. 4. Enns, P.L. & Tiidus P., (2008) meneliti efek pemberian estrogen terhadap aktivasi dan proliferasi sel satelit setelah pemberian downhill running pada tikus wistar. Kesimpulan hasil penelitian: estrogen meningkatkan aktivasi dan proliferasi sel satelit melalui ekspresi Pax7, MyoD dan BrdU positif sel. 5. Miyata (2009) meneliti ekspresi MyoD dan Myogenin setelah pemberian single treadmill exercise dengan intensitas yang berbeda pada tikus Sprague-Dawley. Kesimpulan hasil penelitian: ekspresi mrna MyoD dan Myogenin dipengaruhi oleh intensitas latihan. I.5 Manfaat Penelitian 1. Manfaat Teoritis Penelitian ini dapat memperkaya pengetahuan mengenai peran sel satelit pada proses regenerasi otot skelet akibat cedera serta peran minyak ikan omega 3 dalam meningkatkan proliferasi dan diferensiasi sel satelit. 2. Manfaat Praktis Penelitian ini diharapkan mampu memberikan alternatif terapi diet yang digunakan dalam memacu aktifasi sel satelit otot skelet pasca cedera otot melalui peningkatan proliferasi dan diferensiasi sel satelit.

8 8 3. Manfaat bagi masyarakat Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi kepada masyarakat mengenai manfaat suplementasi minyak ikan omega 3 dalam diet dalam meningkatkan regenerasi sel otot akibat cedera.