bab i pendahuluan

BAB I
PENDAHULUAN
I.1
Latar Belakang
Diabetes melitus (DM) merupakan penyakit gangguan metabolisme yang
umum terjadi di negara maju dan berkembang. Jumlah penderita DM setiap
tahunnya terus meningkat dan menjadi satu dari lima penyebab utama kematian di
dunia. Penderita DM di dunia pada tahun 2025 diperkirakan dapat mencapai 300
juta (Elekofehinti, 2015). Berdasarkan laporan International Diabetes Federation
tahun 2015, jumlah populasi Indonesia yang terkena diabetes mencapai 10,02 juta
orang dan 53% penderita diabetes tidak menyadari bahwa dirinya terkena
diabetes. Indonesia menduduki peringkat kesepuluh untuk kasus diabetes tertinggi
di dunia dengan jumlah penderita 7,2 juta jiwa pada tahun 2011 dan pada tahun
2013 naik menjadi peringkat ketujuh dengan jumlah penderita sebanyak 8,5 juta
jiwa. Tahun 2014, Indonesia berada pada peringkat kelima jumlah penyandang
diabetes tertinggi di dunia (Anonim, 2015).
Penyakit diabetes tidak hanya menyerang orang tua saja bahkan dapat
menyerang anak-anak. Diabetes melitus adalah gangguan metabolisme akibat
kekurangan insulin sehingga terjadi peningkatan kadar glukosa di dalam darah
secara tidak normal. Diabetes melitus dibagi menjadi 2 jenis yaitu DM tipe 1 dan
DM tipe 2. Penyakit DM tipe 1 sering dikenal sebagai Insulin Dependent Diabetes
Mellitus (IDDM). IDDM diakibatkan adanya gangguan hormonal seperti insulin
yang diproduksi oleh sel beta pulau langerhans dalam kelenjar pankreas. Insulin
merupakan hormon yang berperan dalam metabolisme glukosa khususnya sebagai
perantara masuknya glukosa di dalam darah ke sel-sel jaringan tubuh lainnya
seperti otot dan jaringan lemak. Kerusakan sel beta menyebabkan jumlah insulin
yang disekresikan oleh kelenjar pankreas menurun. Akibatnya glukosa yang
masuk ke dalam tubuh tidak dapat diproses secara sempurna sehingga kadar
glukosa di dalam darah meningkat. Penyakit DM tipe 2 sering disebut dengan
Non-Insulin Dependent Diabetes Mellitus (NIDDM). NIDDM disebabkan oleh
faktor keturunan/genetik, pola makan, obesitas, dan obat-obatan toksik yang
1
2
mampu merusak sel beta (Surya dkk., 2014). Jumlah total penderita diabetes pada
tahun 2010 sebesar 280 juta orang dan sekitar 90% dari semua kasus diabetes
tersebut merupakan penderita NIDDM. Diperkirakan jumlah kasus diabetes akan
menjadi dua kali lipat dan terus meningkat dengan cepat hingga pada akhir tahun
2030 (Wild dkk., 2004).
Pengobatan
DM
dilakukan
dengan
penyuntikan
insulin
ataupun
mengkonsumsi obat-obatan oral sintetis. Penggunaan obat-obatan tersebut
memberikan efek hipoglikemik sehingga mencegah kadar glukosa dalam darah
meningkat. Ada berbagai jenis obat oral sintetis yang biasanya dikonsumsi oleh
penderita DM yaitu golongan sulfonilurea, biguanide metformin, tiazolidinedione,
dan obat yang menghambat enzimα-glukosidase. Harga pengobatan tersebut
masih relatif mahal dan memberikan beberapa efek samping seperti sakit kepala,
mual, alergi, serangan jatung, serta liver (Samson dan Garber, 2016). Golongan
obat oral yang menghambat enzim α-glukosidase merupakan obat yang banyak
dikonsumsi oleh penderita DM untuk mencegah naiknya kadar glukosa darah
setelah makan.
Enzim α-glukosidase adalah enzim yang mengkatalisis reaksi hidrolisis
ikatan α-glukosida pada suatu substrat oligosakarida atau polisakarida dengan
disertai pembebasan α-D-glukosa. Enzim α-glukosidase diklasifikasikan menjadi
3 jenis berdasarkan substratnya. Enzim α-glukosidase dapat diisolasi dari
tanaman,
mamalia,
dan
mikroorganisme
(Nakai
dkk.,
2007).
Sumber
α-glukosidase dari tanaman telah banyak diteliti terutama dari golongan Poaceae
atau Gramineae. Isolasi dan pemurnian enzim α-glukosidase dari biji gandum
pernah dilakukan oleh Kanaya dkk. (1976) sedangkan Chiba dan Shimomura
(1975) dan Matsui dkk. (1981) melakukan isolasi enzim α-glukosidase bersumber
dari jagung. Murata dkk., (1979) dan Ito dkk. (1989) memurnikan enzim αglukosidase bersumber dari beras. Enzim α-glukosidase yang diperoleh dari
tanaman termasuk dalam α-glukosidase tipe II yang mempunyai aktivitas yang
tinggi terhadap substrat berupa maltosa dan isomaltosa. Enzim α-glukosidase
terdapat pada dinding sel biji bersama dengan substrat karbohidratnya dan enzimenzim
lain
yang berperan
pada
metabolisme
karbohidrat.
Saat
masa
3
perkecambahan biji, enzim ini berperan menghidrolisis pati dan oligosakarida
(Kita dkk, 1991).
Enzim α-glukosidase terdapat pada membran lisosom dari sel epitel usus
halus manusia yang berperan dalam proses pencernaan makanan terutama
karbohidrat. Enzim α-glukosidase dapat memutuskan ikatan α-1,6-glikosida pada
titik percabangan pati dan glikogen menghasilkan glukosa. Pada penderita DM
tipe 2, inhibisi terhadap enzim α-glukosidase menyebabkan penghambatan
absorbsi glukosa sehingga dapat mengurangi keadaan hiperglikemia setelah
makan. Saat ini ada 2 jenis inhibitor α-glukosidase yang digunakan dalam
pengobatan DM tipe 2 yaitu acarbose, miglitol dan quersetin. Penggunaan obat
sintetis ini memberikan efek samping seperti alergi, kerusakan ginjal dan hepatitis
akut (Samson dan Garber, 2016).
Banyak penelitian yang telah dilakukan untuk mencari senyawa yang
mampu berperan sebagai inhibitor α-glukosidase dari berbagai sumber bahan
alam, seperti tanaman dan mikroorganisme (Ren dkk, 2011). Menurut Bnouham
dkk. (2006) bahwa sekitar 176 spesies 84 famili tanaman mempunyai tingkat
aktivitas hipoglikemik dan senyawa bioaktif yang baik untuk pengobatan diabetes.
Famili dari tanaman yang paling banyak dipelajari dan terbukti memiliki efek
hipoglikemik meliputi Leguminoseae, Lamiaceae, Liliaceae, Cucurbitaceae,
Asteraceae, Moraceae, Rosaceae, Euphorbiaceae, dan Araliaceae. Tanaman
tersebut memberikan efek samping dan toksisitas yang lebih rendah dibandingkan
obat sintetis sehingga dapat digunakan sebagai alternatif pengobatan bagi
penderita DM.
Indonesia kaya akan keanekaragaman hayati baik flora maupun fauna.
Iklim tropis dan kandungan unsur hara dalam tanah yang cukup subur membuat
berbagai tumbuhan dapat hidup dan berkembang di Indonesia. Setiap tumbuhan
mengandung senyawa-senyawa bioaktif yang secara alamiah mampu mengobati
penyakit sehingga dapat berpotensi sebagai obat. Tanaman paitan (Tithonia
diversifolia) adalah tanaman semak famili Asteraceae yang berasal dari Meksiko
dan Amerika Tengah. Spesies ini telah diidentifikasi sebagai tanaman invasif di
beberapa negara Asia dan Afrika (Passoni dkk., 2013). Umumnya tanaman ini
4
tumbuh liar dan masih jarang dibudidayakan melainkan hanya digunakan sebagai
tanaman pagar. Ekstrak batang dan daun T. diversifolia dikonsumsi sebagai obat
tradisional oleh masyarakat Amerika untuk mengobati abses dan dioleskan untuk
mengobati hematoma serta kram otot. Masyarakat
Kenya dan Nigeria
mengkonsumsi T. diversifolia untuk mengobati infeksi, antimikroba, gigitan ular,
dan malaria. Paula dkk. (2011) mengkonfirmasi tentang efektivitas ekstrak daun
T. diversifolia dengan pelarut MeOH:H2O (7:3) sebagai antiinflamasi dan
analgesik. Hasil penelitian yang dilakukan oleh Owoyele dkk. (2004)
menunjukkan bahwa ekstrak metanol dari daun T. diversifolia efektif mengurangi
peradangan baik kronis maupun akut. Selain itu, penelitian yang dilakukan oleh
Elufioye dan Agbedahunsi (2004) dan Oyewole dkk. (2008) menunjukan aktivitas
antimalaria dari T. diversifolia diuji secara in vitro dan in vivo terhadap
Plasmodium falciparum yang berbeda strain. Paula dkk. (2012) melaporkan
bahwa ekstrak etanol 80% dan air dari T. diversifolia memberikan aktivitas
antidiabetes yang dapat menurunkan kadar glukosa dalam darah. Penelitian
tentang antidiabetes dari ekstrak T. diversifolia dengan pelarut etanol 80% juga
pernah dilakukan oleh Miura dkk. (2005). Hasil penelitian menunjukan bahwa
ekstrak T. diversifolia memberikan efek hipoglikemik terhadap tikus yang
menderita DM tipe II.
Senyawa bioaktif yang memiliki aktivitas antihiperglikemik yaitu alkaloid,
flavonoid, dan terpenoid (Ghani, 2015). Selain itu, Elekofehinti (2015)
melaporkan bahwa saponin yang terdapat pada bagian tanaman mempunyai
aktivitas antidiabetes. Senyawa bioaktif yang memberikan efek hipoglikemik
meliputi alkaloid, flavonoid, steroid, dan glikosida (Surya dkk., 2014).
Ketersedian enzim α-glukosidase dalam jumlah dan kadar kemurnian yang
tinggi diperlukan dalam kegiatan penelitian pencarian senyawa bioaktif sebagai
inhibitor α-glukosidase. Enzim ini tersedia di pasaran, tetapi harganya relatif
mahal, sehingga perlu dilakukan isolasi dan pemurnian enzim α-glukosidase yang
bersumber dari bahan alam yang terdapat di Indonesia. Oleh karena itu, pada
penelitian ini juga dilakukan isolasi dan pemurnian parsial enzim α-glukosidase
5
dari beras lapuk. Beras lapuk merupakan limbah yang sudah tidak digunakan lagi
oleh masyarakat.
Permasalahan yang akan diteliti di antaranya adalah
1. Apakah golongan metabolit sekunder yang bersifat polar dan/atau non polar
daun T. diversifolia yang dapat berfungsi sebagai antidiabetes?
2. Apakah aktivitas enzim α-glukosidase yang tinggi dapat diperoleh dengan
melakukan pemurnian parsial terhadap enzim α-glukosidase yang diisolasi dari
beras lapuk?
3. Apakah enzim α-glukosidase hasil pemurnian dapat dikarakterisasi?
4. Apakah metabolit sekunder daun T. diversifolia efektif dalam menghambat
aktivitas enzim α-glukosidase?
5. Apakah tipe inhibitor ekstrak metabolit sekunder daun T. diversifolia yang
menghambat aktivitas enzim α-glukosidase.
I.2
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah
1. Mengetahui golongan metabolit sekunder yang bersifat polar dan/atau non
polar daun T. diversifolia yang mampu berperan sebagai inhibitor enzim
α-glukosidase.
2. Memperoleh aktivitas enzim α-glukosidase yang tinggi dengan melakukan
pemurnian parsial terhadap enzim α-glukosidase yang diisolasi dari beras
lapuk.
3. Mengetahui parameter kinetika enzimatis dari enzim α-glukosidase.
4. Menentukan besarnya penghambatan metabolit sekunder ekstrak daun T.
diversifolia terhadap aktivitas enzim α-glukosidase.
5. Mengetahui tipe inhibitor ekstrak metabolit sekunder daun T. diversifolia yang
menghambat aktivitas enzim α-glukosidase.
I.3
Manfaat penelitian
Manfaat yang ingin diperoleh dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
6
1. Memperoleh informasi tentang golongan metabolit sekunder yang bersifat
polar dan/atau non polar daun T. diversifolia yang mampu berperan sebagai
inhibitor enzim α-glukosidase.
2. Memperoleh informasi tentang metode untuk mendapatkan enzim αglukosidase dari beras lapuk dengan aktivitas enzim yang tinggi.
3. Memperoleh informasi tentang besarnya aktivitas penghambatan oleh
metabolit sekunder yang terkandung dalam daun T. diversifolia terhadap
aktivitas enzim α-glukosidase.
4. Memperoleh informasi tentang tipe inhibitor ekstrak metabolit sekunder daun
T. diversifolia yang menghambat aktivitas enzim α-glukosidase.
5. Memberikan alternatif pengobatan antidiabetes yang alami dengan efek
samping rendah sebagai inhibitor α-glukosidase sehingga mampu mencegah
kadar glukosa dalam darah meningkat.