PENDAHULUAN Latar Belakang Definisi penyakit. Aterosklerosis merupakan penyakit pengerasan dan penyempitan arteri akibat timbunan lemak yang progresif disertai peradangan (Ross 1999b). Berdasarkan studi lesi aterosklerosis pada pasien dan hewan model yang didukung dengan kajian epidemiologi, imunohistokimia, kultur jaringan, serta temuan adanya peradangan sel dan mediatornya, aterosklerosis didefinisikan sebagai penyakit inflamasi (Hansson 2009). Tanpa pengendalian faktor-faktor risiko seperti obesitas, aterosklerosis akan berkembang menjadi penyakit jantung koroner dan menjadi penyebab kematian (Isomaa et al. 2001). Faktor risiko. Obesitas pada umumnya ditandai dengan peningkatan bobot badan sebanyak 30% lebih dari normal (D Alessio 2003). Obesitas tidak berdiri sendiri, tetapi memiliki keterkaitan dengan beberapa faktor seperti ekonomi, sosial, lingkungan, genetik, dan faktor yang berhubungan dengan munculnya metabolik sindrom. Pada tahun 2015, diperkirakan 2.3 miliar orang dewasa mengalami kelebihan bobot badan dan 700 juta di antaranya menderita obes (WHO 2005). Setiap peningkatan bobot badan sebesar 1 kg menyebabkan peningkatan risiko penyakit jantung kardiovaskuler sebesar 3.1%. Oleh karena itu, ancaman obesitas terhadap aterosklerosis dan munculnya komplikasi penyakit jantung koroner perlu diantisipasi secara komprehensif. Mekanisme aterosklerosis. Pada intinya, mekanisme aterosklerosis menjelaskan proses terjadinya dan berkembangnya lesi aterosklerosis sampai timbul komplikasi dan kematian. Menurut Hansson (2009), aterosklerosis bermula dari akumulasi Low Density Lipoprotein (LDL), pengaktifan endotelium, perekrutan sel-t, dan transformasi monosit menjadi makrofag. Makrofag ini berperan melakukan fagositosis terhadap LDL yang mengalami retensi dan oksidasi di dalam dinding arteri. Aktivitas ini menghasilkan sel busa yang merupakan cikal bakal lesi aterosklerosis. Sel-T bertugas untuk mengenali adanya antigen lokal yang kemudian mengundang respons sel Helper-1 untuk terlibat dalam peradangan lokal dan pertumbuhan lesi aterosklerosis. Bersamaan dengan
2 itu, sinyal yang bersifat anti-peradangan juga muncul, sehingga terjadi pengaturan sistem kekebalan. Aktivasi peradangan secara intensif mengakibatkan terjadinya komplikasi berupa proteolisis lokal, kerusakan plak, formasi trombus, iskhemia, dan infark. Bad cholesterol. Aterosklerosis merupakan penyakit arteri yang berhubungan dengan berbagai organ dan sistem. Proses aterosklerosis bersifat sistemik pada tingkat seluler maupun molekuler, termasuk melibatkan faktor risiko dan dampaknya terhadap metabolisme. Misalnya dikaitkan dengan asupan diet tinggi lemak, kolesterol, dan energi, pembahasan proses aterosklerosis tidak dapat dipisahkan dengan proses-proses yang terjadi pada arteri, hati, adiposa, jaringan perifer, serta partikel lipoprotein (Brousseau 2005). Partikel lipoprotein meliputi chylomicron, Very Low Density Lipoprotein (VLDL), LDL, Intermediate Density Lipoprotein (IDL), dan High Density Lipoprotein (HDL). Dalam hal ini, LDL dikenal sebagai bad cholesterol karena merupakan cikal bakal terbentuknya lesi aterosklerosis dan menjadi pemicu perkembangan progresi aterosklerosis. Disfungsi sel endotelium dapat mendorong LDL mengalami retensi dan oksidasi dalam dinding arteri, sehingga terjadi difagositosis makrofag menjadi sel busa. Proses ini melibatkan lipoprotein lipase (Pentikainen et al. 2002) dan cytokines, seperti Vascular Cells Adhesion Molecule-1 (VCAM-1) (Li et al. 1993), Interleukin-1, monocyte chemotactic protein-1 (MCP-1) (Gu et al. 1998) dan growth factors seperti Macrophage Colony Stimulating Factor (M-CSF) (Smith et al. 1995). Butcher et al. (2011) menjelaskan bahwa Interleukin 17-A (IL-17A), keluarga Interleukin-17 (IL-17), dan Interleukin 17-C (IL-17C) bersifat proatherogenic baik dalam menginduksi aortic chemokines maupun dalam merekrut leukosit menuju lesi aterosklerosis. Good cholesterol. Kebalikan dari LDL, HDL disebut sebagai good cholesterol karena selain terlibat dalam pengaturan homeostasis kolesterol, HDL juga berperan sebagai vacum cleaner, yaitu menarik kolesterol bebas dari kolesterol seluler perifer seperti sel busa pada tunika intima arteri dengan esterifikasi oleh Lecithin Cholesterol Acyltransferase (LCAT) secara bertahap, sehingga menghambat proses terjadinya aterosklerosis. Hasil proses reverse cholesterol transport dibawa HDL menuju hati dan mengalami metabolisme,
3 diolah menjadi hormon, cairan empedu, maupun bahan daur ulang, untuk kepentingan metabolisme lipoprotein lainnya (Rigotti et al. 2003). Menurut Saddar et al. (2010) mekanisme penarikan kolesterol bebas oleh partikel HDL tersebut sekurang-kurangnya ditempuh dengan tiga jalur (pathways), yaitu jalur defusi pasif, jalur Scavenger Receptor Class B, type I (SR-BI), dan jalur Adenosine Triphosphate-Binding Cassette A1 (ABCA1) transporter. Adapun penambatan kolesterol pada hati atau organ steroidogenik sekurang-kurangnya dilakukan dengan tiga mekanisme, yaitu dengan menelan partikel HDL secara utuh, melepaskan kolesterol bebas dan fosfolipid melalui selaput hidrofilik HDL, dan penarikan kolesterol ester secara selektif. Untuk dapat menempel pada jaringan hati dan organ steroidogenik, HDL memerlukan bantuan Apolipoprotein A-1 (ApoA-1) dan SR-BI. SR-BI sendiri dilengkapi dengan perangkat produksi Nitric Oxide (NO) yang sifatnya protektif terhadap sistem kardiovaskuler. Antiaterogenik dan antioksidan. HDL disebut sebagai good cholesterol karena memiliki sifat antiaterogenik dan antioksidan. Sifat antiaterogenik HDL ini di antaranya ditunjukkan dengan kemampuannya untuk menghambat ekspresi molekul yang dapat membatalkan perlekatan monosit pada endotelium arteri, menghambat terjadinya retensi dan oksidasi LDL, serta mendorong terjadinya pengeluaran kolesterol melalui proses reverse cholesterol transport (Rader 2007). Sifat antioksidan HDL di antaranya ditunjukkan dengan kemampuannya dalam menghambat oksidasi fosfolipid dalam partikel LDL, maupun dengan mengurangi aktivitas pembentukan LDL teroksidasi. Aktivitas ini dilakukan oleh perangkat HDL berupa ApoA-1 dan paraoxanase-1 yang kemampuannya adalah menghambat lipid hydroperxides dan oksidasi fosfolipid (Mackness et al. 1991, Saddar et al. 2010). Cocon et al. (2011) menjelaskan bahwa fosfolipid HDL memiliki efek imunoregulasi, yaitu mengaktifkan respons sel-t dengan memodulasi sel dendritik. Regresi aterosklerosis. Regresi aterosklerosis hendaknya dibedakan dari pengertian remodeling aterosklerosis. Remodeling arteri digambarkan Groot (2006) sebagai kemampuan homeostasis arteri dalam mengompensasi stenosis plak aterosklerosis dan menjaga diameter lumen, sehingga sistem vaskular tetap berfungsi dengan baik. Regresi aterosklerosis digambarkan sebagai berbagai
4 bentuk intervensi untuk menghambat progresi aterosklerosis. Williams et al. (2008) menjelaskan bahwa dengan menciptakan lingkungan vaskular yang baik, sel-sel busa dapat didorong untuk melakukan emigrasi ke limfonodus regional dan sistemik atau menghilang dari lesi aterosklerosis. Emigrasi sel busa ini dapat diidentifikasi dari adanya peningkatan Chemokine C-C Reseptor 7 (CCR7). Proses regresi umumnya diikuti dengan peningkatan ABCA1 serta penurunan Vascular Cells Adhesion Protein 1 (VCAP1), MCP1, dan tisue factor. Peningkatan konsentrasi HDL melalui peningkatan produksi ApoA-1 dapat menghasilkan remodeling atheromata. Kemampuan HDL ini dapat ditingkatkan dengan menekan sirkulasi Apolipoprotein B (ApoB). Dipertegas oleh Vink et al. (2002) bahwa dalam regresi aterosklerosis, tidak sepenuhnya aspek morfologi, seluler, dan komponen biokimiawi kembali normal. Perubahan yang lebih penting adalah berubahnya arteri yang labil menjadi arteri yang stabil (Hamasaki et al. 2000). Williams et al. (2008) menjelaskan bahwa untuk mendorong terjadinya regresi aterosklerosis, diperlukan beberapa persyaratan minimal, di antaranya adalah adanya profil lipid yang kondusif yang ditandai dengan peningkatan High Density Lipoprotein-Cholesterol (HDL-C) maupun penurunan konsentrasi serum lipid pro-aterosklerosis seperti total serum kolesterol, Low Density Lipoprotein- Cholesterol (LDL-C), dan ApoB; berkurangnya deposit lemak dan respon peradangan pada dinding arteri; adanya peningkatan pembersihan lipid pada plak aterosklerosis, seperti reverse lipid transport dari plak aterosklerosis ke hati; serta terjaganya stabilitas komponen arteri dari aterosklerosis, kerapuhan, dan kelabilan. Nikotin. Untuk mendorong terjadinya regresi aterosklerosis, diperlukan pengendalian faktor-faktor risiko aterosklerosis secara komprehensif, termasuk intervensi diet dan obat-obatan dengan keunggulan sumberdaya lokal, seperti nikotin dari tembakau. Sebagaimana diketahui, nikotin (C 10 H 14 N 2 ) merupakan senyawa alkaloid ekstraksi bahan kering (0.5-8.0%) tembakau (Nicotiana tabacum) (IPCS ICHEM 2009). Selama ini, penelitian nikotin sering dikaitkan dengan bahaya merokok bagi kesehatan dan jarang diteliti sebagai entitas bukan rokok. Berdasarkan fakta ini, penelitian nikotin untuk kepentingan medis harus dibedakan dengan citra buruk nikotin dalam rokok, sehingga riset farmakologis
5 nikotin dapat terdorong menjadi lebih produktif (Benowitz 2003). Dalam konteks ini, efek asupan peroral nikotin cair dosis rendah terhadap mekanisme aterosklerosis belum pernah dilaporkan. Heeschen et al. (2003) melaporkan bahwa nikotin memiliki kemampuan mengaktifkan angiogenesis. Warongan (2011) membuktikan bahwa intervensi nikotin cair dosis rendah peroral selama tiga bulan pada monyet ekor panjang (Macaca fascicularis) jantan dewasa obes sebagai hasil dari induksi diet obesitogenik selama dua belas bulan menunjukkan adanya penurunan bobot badan dan peningkatan konsentrasi HDL-C. Peningkatan konsentrasi HDL-C secara epidemiologis dan laboratoris telah dibuktikan menurunkan perkembangan aterosklerosis (Brewer Jr et al. 2004). Prospek penelitian. Mengingat efek nikotin cair dosis rendah terhadap mekanisme hambat aterosklerosis belum pernah dilaporkan, perlu dilakukan evaluasi histologis arteri koroner jantung pada monyet obes. Dalam evaluasi ini, efek nikotin terhadap kinerja HDL juga perlu dilakukan untuk memastikan sinergisme kinerja nikotin dengan HDL terhadap proses aterosklerosis. Selain itu, untuk melengkapi kajian ini, juga perlu dievaluasi keandalan monyet ekor panjang (Macaca fascicularis) sebagai hewan model obes dalam menginduksi aterosklerosis. Rumusan Masalah Obesitas telah menjadi endemik di hampir semua negara-negara di dunia. Obesitas tidak berdiri sendiri, tetapi memiliki keterkaitan dengan faktor risiko munculnya aterosklerosis. Oleh karena itu, masalah obesitas memerlukan pemecahan yang bersifat komprehensif, mulai dari pengendalian faktor-faktor risiko aterosklerosis, intervensi diet dan atau obat-obatan, pengembangan hewan model, sampai penggalian potensi obat alami. Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa asupan nikotin cair dosis rendah dapat meningkatkan konsentrasi HDL-C pada monyet jantan dewasa obes setelah diinduksi diet obesitogenik selama dua belas bulan dan tiga bulan intervensi nikotin. Kenyataan ini menjadi dasar argumentasi pentingnya tindak lanjut penelitian untuk membuktikan efek nikotin cair dosis rendah peroral terhadap mekanisme hambat aterosklerosis. Teknologi yang dipandang efektif untuk mengevaluasi mekanisme
6 hambat aterosklerosis ini adalah dengan melakukan kajian tingkat seluler pada preparat histologis koroner jantung Left Arterial Decending (LAD), Left Circumflex (LCX), dan Right Coronary Ascending (RCA). Kajian tersebut diperkuat dengan pembuktian adanya peningkatan kinerja HDL menggunakan preparat imunohistokimia pada jaringan hati dan aorta. Penelitian ini diharapkan dapat mengungkapkan efek nikotin baik terhadap mekanisme regresi aterosklerosis koroner maupun terhadap peningkatan kinerja HDL pada jaringan hati dan aorta. Pembuktian kajian asupan nikotin dosis rendah pada monyet jantan dewasa obes ini diharapkan memberikan informasi baru dalam rangka mengantarkan nikotin sebagai obat masa depan kardiovaskuler. Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi efek nikotin cair dosis rendah terhadap mekanisme hambat aterosklerosis koroner jantung yang sinergis dengan ekspresi kinerja HDL pada hati dan aorta pada monyet ekor panjang (Macaca fascicularis) jantan dewasa obes. Novelty Berdasarkan tinjauan pustaka yang telah dilakukan, hingga saat ini, belum ada laporan kajian efek nikotin alkali cair dosis rendah peroral terhadap mekanisme hambat aterosklerosis berdasarkan evaluasi seluler pada arteri koroner jantung. Bukti hasil evaluasi ini akan diperkuat dengan mengamati ekspresi kinerja HDL sebagai good cholesterol pada jaringan hati dan aorta, dikaitkan dengan uji coba nikotin menggunakan hewan model monyet ekor panjang jantan obes. Penelitian ini diharapkan menghasilkan informasi baru yang akan menambah khasanah ilmu pengetahuan tentang efek nikotin cair dosis rendah terhadap mekanisme hambat aterosklerosis. Selain itu, diharapkan juga adanya potensi pengembangan nikotin sebagai obat masa depan sistem kardiovaskuler.
7 Hipotesis Penelitian Hipotesis penelitian ini adalah bahwa asupan nikotin alkali cair dosis rendah secara oral 0.50-0.75 mg/kg bobot badan/hari selama tiga bulan pada monyet obes dengan diet obesitogenik akan menghambat proses aterosklerosis tingkat seluler pada arteri koroner jantung. Mekanisme hambat ini juga dapat dibuktikan dengan mengamati ekspresi kinerja HDL pada jaringan hati dan aorta. Manfaat Penelitian Penelitian ini diharapkan dapat memberikan tiga manfaat. Tiga manfaat tersebut adalah: (1) memperkuat argumentasi potensi monyet ekor panjang obes sebagai hewan model aterosklerosis, (2) memperkuat argumentasi potensi asupan nikotin alkali cair dosis rendah sebagai obat masa depan, khususnya dalam regresi aterosklerosis, serta (3) memberikan informasi baru mengenai efek tersebut terhadap kinerja HDL hati dan aorta.
8 Kerangka Pikir Masalah Obesitas Memperparah Aterogenesis Pemecahan Masalah Pengendalian faktor-faktor risiko aterosklerosis Intervensi diet dan/atau obatobatan Monyet Ekor Panjang sebagai Hewan Model Obes Potensi Nikotin sebagai Obat Masa Depan Potensi Monyet Ekor Panjang sbg Hewan Model Aterosklerosis Nikotin Dosis Rendah: Peroral Kajian Asupan Nikotin Dosis Rendah pada Monyet Obes (Monyet obes sebagai Hewan Model Regresi Aterosklerosis) Regresi Arteri Koroner hubungan Imunohistokimia HDL Hati & Aorta Analisis Deskriptif: Keterkaitan Hasil dan Pustaka Konstruksi Efek Nikotin terhadap Mekanisme Hambat Aterosklerosis Gambar 1 Kerangka penelitian kajian regresi aterosklerosis pada monyet ekor panjang (Macaca fascicularis) jantan dewasa obes dengan asupan nikotin cair dosis rendah