BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Latihan fisik yang dilakukan dengan teratur dapat mencegah penyakit kronis seperti kanker, hipertensi, obesitas, depresi, diabetes dan osteoporosis (Daniel et al, 2010). Disamping memberikan dampak positif terhadap tubuh latihan fisik juga dapat menimbulkan dampak negatif. Latihan fisik berat pada individu yang tidak terkondisi atau tidak terbiasa melakukan aktifitas fisik akan mengakibatkan kerusakan oksidatif dan injuri otot (Evans, 2000) serta menimbulkan respon yang berbeda pada jaringan organ (Daniel et al, 2010). Latihan fisik dapat meningkatkan konsumsi oksigen karena terjadi peningkatan metabolisme di dalam tubuh seperti pada otot, jantung dan otak (Radak et al, 2013). Selama latihan fisik terjadi peningkatan konsumsi oksigen seluruh tubuh hingga 20 kali lipat, bahkan konsumsi oksigen pada serabut otot diperkirakan akan meningkat sebanyak 100 kali lipat (Ji, 1999), hal ini akan menyebabkan gangguan homeostasis intraselluler (Thirurnalai et al, 2011). Di sisi lain, aliran darah dan metabolisme menurun secara signifikan pada hati dan ginjal selama latihan (Radak et al, 2013). Aliran darah ke ginjal dan laju filtrasi glomerulus akan menurun selama latihan fisik. Penurunan aliran darah tersebut akan menyebabkan terjadinya iskemiareperfusi yang akan mengaktifkan sistem xantin oksidase. Proses iskemia-reperfusi 1
2 dan aktivasi leukosit melalui sistem NADPH oksidase dapat menyebabkan stres oksidatif selama dan setelah latihan pada ginjal. Kedua mekanisme ini sangat bertanggung jawab untuk terjadinya stress oksidatif di dalam organ dan jaringan ekstramuskular setelah latihan fisik (Kocer et al, 2008). Saat kebutuhan metabolisme meningkat seperti pada latihan fisik, sel mungkin mengalami keadaan hipoksia relatif walaupun aliran darah normal pada beberapa organ termasuk ginjal. Setelah latihan fisik selesai darah dengan cepat akan kembali ke ginjal dan bersamaan dengan itu akan terbebaskan oksidan dalam jumlah yang besar (Daniel et al, 2010). Hipoksia pada sel tubulus ginjal dapat menyebabkan terjadinya apopotosis pada sel (Nangaku, 2006). Okolow et al (2006) menemukan bahwa latihan fisik yang intensif dapat menginduksi apoptosis pada sel tubulus distal tikus yang mendapat latihan fisik yaitu treadmill sampai tikus kelelahan selama sembilan puluh menit. Oksidan atau reactive oxygen species (ROS) dihasilkan dari molekul oksigen sebagai akibat dari metabolisme sel normal. ROS dapat dibagi menjadi 2 kelompok yaitu radikal bebas dan non-radikal. Radikal bebas adalah molekul yang mengandung satu atau lebih elektron yang tidak berpasangan sehingga memberikan reaktivitas ke molekul lainnya. Tiga ROS utama yang memiliki pengaruh fisiologis adalah anion superoksida (O - 2 ), radikal hidroksil (OH ), dan hidrogen peroksida (H 2 O 2 ) (Birben et al, 2012). Umumnya 2-5% dari oksigen yang digunakan mitokondria akan membentuk radikal bebas (Urso dan Clarkson, 2003).
3 Pada kondisi stres oksidatif, radikal bebas akan menyebabkan terjadinya peroksidasi lipid membran sel dan merusak organisasi membran sel (Evans, 2000). Malondialdehide (MDA) adalah salah satu hasil dari peroksidasi lipid yang disebabkan oleh radikal bebas selama latihan fisik sehingga pada banyak studi Malondialdehide (MDA) digunakan sebagai ukuran stress oksidatif (Urso dan Clarkson, 2003). Disamping menyebabkan peroksidasi lipid pada membran sel, radikal bebas yang dihasilkan selama latihan fisik dapat mempengaruhi beberapa antioksidan yang ada di dalam tubuh. Salah satunya adalah antioksidan enzimatik. Antioksidan enzimatik disebut juga antioksidan pencegah yang terdiri dari superokside dismutase, katalase, glutation reduktase dan glutation perokidase (Urso dan Clarkson, 2003). Kapasitas antioksidan dan pertahanan terhadap stres oksidatif akan meningkat pada semua organ termasuk ginjal (Radak et al, 2013). Antioksidan enzimatik akan diaktifkan pada ginjal sebagai respon terhadap peningkatan konsentrasi oksigen radikal bebas yang dihasilkan selama latihan fisik (Daniel et al, 2010). Beberapa penelitian telah dilakukan untuk melihat hubungan antara aktivitas enzim glutation peroksidase dengan latihan fisik pada ginjal. Aydin et al (2007) menemukan bahwa latihan berenang dapat menurunkan aktivitas glutation peroksidase pada ginjal tikus yang diberi pembatasan kalori dibandingkan dengan tikus yang mendapat makanan secara ad libitum. Gul et al (2002) menemukan bahwa latihan daya tahan dengan menggunakan treadmill selama 8 minggu dapat
4 menurunkan aktivitas glutation peroksidase pada tikus jantan yang di induksi diabetes. Mekanisme reaksi enzim glutation peroksidase merupakan salah satu cara utama yang digunakan oleh tubuh untuk melindungi diri dari kerusakan oksidatif. Enzim glutation peroksidase mengandung selenium sebagai gugus prostetik yang akan mengatalisis penghancuran H 2 O 2 serta senyawa hidroperoksida lipid dengan glutation tereduksi (GSH). Gugus sulfidril pada glutation tereduksi (GSH) berfungsi sebagai donor elektron dan akan dioksidasi menjadi bentuk disulfida (GSSG) selama reaksi tersebut. Apabila disulfida telah terbentuk, disulfida di reduksi kembali menjadi bentuk sulfidril oleh glutation reduktase yaitu enzim flavoprotein yang mengandung FAD. Glutation reduktase memerlukan elektron dari NADPH yang biasanya dihasilkan dari lintasan pentosa fosfat (Murray et al, 2003). Belum sepenuhnya diketahui apakah gangguan keseimbangan antara radikal bebas dan antioksidan endogen di dalam tubuh menyebabkan perlunya konsumsi antioksidan eksogen. Lebih dari 40% orang yang melakukan latihan fisik mengonsumsi suplemen antioksidan untuk menjaga kesehatan (Bucioli et al, 2011). Nangaku (2006) mengemukakan bahwa antioksidan merupakan salah satu pengobatan yang targetnya adalah hipoksia pada ginjal dengan memperbaiki proses respirasi seluler. Salah satu tumbuhan di Indonesia yang mengandung antioksidan dalam jumlah cukup besar adalah ubi jalar ungu (Ipomoiea batatas L). Warna ungu yang ada pada umbi merupakan akibat dari keberadaan senyawa yang dikenal dengan
5 antosianin. Umbi pada ubi jalar ungu mengandung antosianin yang cukup tinggi yaitu berkisar antara 519 mg/100 g berat basah (Richana, 2013). Antosianin adalah metabolit sekunder tanaman yang bertanggung jawab untuk warna biru, ungu, dan merah dari banyak jaringan tanaman. Banyak penelitian menunjukkan bahwa antosianin dapat meningkatkan kesehatan (Pojer et al, 2013). Antosianin mampu bertindak sebagai antioksidan secara langsung dengan mendonorkan elektron atau mentransfer atom hidrogen dari gugus hidroksil kepada radikal bebas (Prior, 2003) dan dapat berikatan dengan spesies oksigen reaktif (ROS) seperti superoksida (O - 2 ), singlet oksigen ( 1 O 2 ), peroksida (ROO - ), hidrogen peroksida (H 2 O 2 ), dan radikal hidroksil (OH ) (Pojer et al, 2013). Beberapa penelitian mengenai efek antioksidan pada ubi jalar ungu telah dilakukan. Budiasa et al (2011) menemukan bahwa pemberian ekstrak etanol umbi ubi jalar ungu dapat meningkatkan kadar total antioksidan dan menurunkan MDA darah kelinci yang diberi makanan tinggi kolesterol. Jawi et al (2006) menemukan pemberian ekstrak air umbi ubi jalar ungu dapat menurunkan kadar MDA pada darah, hati, jantung dan usus mencit setelah pemberian beban maksimal berupa renang sampai kelelahan. Ekstrak umbi ubi jalar ungu dapat melindungi jaringan hati dari pengaruh radikal bebas akibat aktivitas fisik maksimal pada mencit dengan pengukuran kadar AST (aspartate transaminase) dan ALT (alanine aminotransaminase) darah (Jawi et al, 2007).
6 Penelitian mengenai efek ekstrak antosianin pada beberapa jenis tanaman telah dilakukan. Ekstrak antosianin dari jus cherry (Prunus cerasus cv. Maraska) dapat meningkatkan aktivitas glutation peroksidase hepar pada mencit jantan yang di induksi dengan injeksi intraperitoneal adjuvant freund s (Saric et al, 2009). Hou et al (2010) menemukan bahwa ekstrak antosianin dari beras hitam (Oryza sativa L. Japonica) dapat meningkatkan aktivitas glutation peroksidase pada hepar tikus jantan yang diinduksi dengan alkohol selama empat puluh lima hari. Antosianin dapat melindungi ginjal dari kerusakan pada tikus albino jantan yang diberi injeksi cisplatin yang ditandai dengan adanya penurunan kadar BUN (blood urine nitrogen), kreatinin serum, MDA dan meningkatnya creatinin clearance. Gambaran histologi juga menunjukkan terjadinya nekrosis di tubulus ginjal disertai dengan perdarahan dan adanya inti piknotik (picnotic nuclei) pada tikus yang diinjeksi cisplatin. Pemberian antosianin menunjukkan adanya perubahan degenerasi yang sedang seperti pembesaran pada tubulus ginjal dan inti piknotik (Sreedevi and Pavani, 2012). Berdasarkan uraian di atas dapat disimpulkan bahwa latihan fisik maksimal dapat menyebabkan terjadinya stres oksidatif dan terjadi penurunan aktivitas glutation peroksidase pada ginjal. Oleh karena ubi jalar ungu merupakan salah satu sumber antioksidan yang baik, maka akan dilakukan penelitian tentang pengaruh ekstrak umbi ubi jalar ungu terhadap aktivitas enzim glutation peroksidase ginjal dan gambaran histopatologi tubulus ginjal mencit setelah latihan fisik maksimal.
7 1.2 Permasalahan Berdasarkan uraian latar belakang di atas maka dapat dirumuskan masalah penelitian sebagai berikut: Bagaimana pengaruh pemberian ekstrak umbi ubi jalar ungu (Ipomoiea batatas L) terhadap aktivitas enzim glutation peroksidase ginjal dan gambaran histopatologi tubulus ginjal mencit setelah latihan fisik maksimal. 1.3 Hipotesis Hipotesis pada penelitian ini adalah pemberian ekstrak umbi ubi jalar ungu (Ipomoiea batatas L) dapat meningkatkan aktivitas enzim glutation peroksidase dan memperbaiki kerusakan tubulus pada ginjal mencit setelah latihan fisik maksimal. 1.4 Tujuan Penelitian 1.4.1 Tujuan umum Mengetahui pengaruh pemberian ekstrak umbi ubi jalur ungu (Ipomoiea batatas L) terhadap aktivitas enzim glutation peroksidase ginjal dan gambaran histopatologi tubulus ginjal mencit setelah latihan fisik maksimal. 1.4.2 Tujuan khusus 1. Mengetahui kadar antosianin dan kandungan gizi pada ubi jalar ungu yang digunakan pada penelitian. 2. Mengetahui perubahan berat badan mencit selama perlakuan. 3. Mengetahui perbedaan berat badan mencit setelah perlakuan. 4. Mengetahui perubahan warna organ ginjal mencit setelah perlakuan.
8 5. Mengetahui perbedaan aktivitas enzim glutation peroksidase pada organ ginjal mencit setelah perlakuan. 6. Mengetahui perbedaan histopatologi tubulus ginjal mencit setelah perlakuan. 1.5 Manfaat Penelitian Manfaat penelitian ini adalah: 1. Memberikan informasi ilmiah kepada pembaca tentang potensi umbi ubi jalar ungu (Ipomoiea batatas L) sebagai antioksidan dalam upaya mencegah terjadinya stres oksidatif yang berkontribusi terhadap banyaknya kondisi patologis. 2. Sebagai bahan masukan kepada peneliti yang ingin melakukan penelitian dengan ruang lingkup yang lebih luas lagi.