1 BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Masalah Kanker

1
BAB I
PENDAHULUAN
I.1
Latar Belakang Masalah
Kanker merupakan salah satu penyakit yang menjadi masalah kesehatan
masyarakat di dunia maupun di Indonesia. Setiap tahun, 12 juta orang di seluruh
dunia menderita kanker dan 7,6 juta di antaranya meninggal dunia karenanya. Jika
tidak diambil tindakan pengendalian yang memadai, pada tahun 2030
diperkirakan 26 juta orang akan menderita tumor ganas dan 17 juta di antaranya
akan meninggal dunia. Kejadian ini akan terjadi lebih cepat di negara miskin dan
berkembang (Anonim, 2013). Berdasarkan Riset Kesehatan Dasar (Riskesdas)
tahun 2007, prevalensi tumor atau kanker di Indonesia adalah 4,3 per 1000
penduduk dan kanker merupakan penyebab kematian nomor 7 (5,7%) setelah
stroke, tuberkulosis, hipertensi, cedera, perinatal, dan diabetes melitus. Menurut
statistik rumah sakit dalam Sistem Informasi Rumah Sakit (SIRS) tahun 2007,
untuk keseluruhan pasien pria dan wanita, kanker payudara menempati urutan
pertama pada pasien rawat inap di seluruh RS di Indonesia (16,85%), disusul
kanker leher rahim (11,78%), kanker hati dan saluran empedu intrahepatik
(9,69%), leukemia (7,42%), dan Limfoma non Hodgkin (6,69%) (Anonim, 2013).
Kejadian kanker di Amerika Serikat tahun 2008-2010 sebesar 43,9% pada pria
dan 38,0% pada wanita (Siegel dkk., 2014). Jemal dkk. (2010), Siegel dkk. (2012)
dan Siegel dkk. (2013) menyebutkan bahwa kanker merupakan penyebab
kematian nomer 2 (± 23%) setelah penyakit jantung pada tahun 2007-2009 di
Amerika Serikat. Namun, selama tahun 2006-2010 telah terjadi penurunan angka
1
2
kematian karena kanker sebesar 1,8% per tahun pada pria dan 1,4% per tahun
pada wanita (Siegel dkk., 2014). Jenis kanker penyebab kematian pada pasien pria
adalah kanker paru-paru dan bronkus, prostat dan kolorektum, sedangkan pada
wanita adalah kanker paru-paru dan bronkus, payudara dan kolorektum (Siegel
dkk., 2013). Telah terjadi kenaikan jumlah penderita kanker di Inggris Raya,
untuk pria dari 0,403% pada tahun 2001-2003 menjadi 0,431% pada tahun 20082010 dan untuk wanita 0,345% pada tahun 2001-2003 menjadi 0,375% pada
tahun 2008-2010. Namun telah terjadi penurunan jumlah kematian akibat kanker
untuk periode 2001-2003 dan 2008-2010 yaitu 0,229% menjadi 0,204% untuk
pria dan dari 0,161% menjadi 0,149% untuk wanita (Anonim, 2012). Takayama
(2012) menyebutkan bahwa kanker merupakan penyebab kematian rangking
pertama di Jepang sejak tahun 1981. Berdasarkan data kejadian dan kematian
tahun 2007 di Jepang, sebanyak 56% pria dan 41% wanita Jepang didiagnosa
menderita kanker. Untuk tahun 2011, tingkat kematian akibat kanker adalah
28,5% dari total kematian. Sebanyak 26% pria dan 16% wanita Jepang meninggal
karena kanker. Jenis kanker paru-paru, pankreas dan kolon atau rectum pada pria
dan kanker paru-paru, pankreas dan payudara pada wanita mengalami
peningkatan di Jepang.
Terapi penyakit kanker secara umum meliputi pembedahan, kemoterapi,
terapi radiasi, terapi hormonal dan imunoterapi. Pemilihan jenis terapi tergantung
dari lokasi, jenis kanker, stadium kanker dan status pasien. Pengobatan dengan
pembedahan, radioterapi, kemoterapi, hormon terapi dan imunoterapi sering tidak
efektif yang ditandai dengan sel kanker menjadi resisten terhadap terapi,
3
terkenanya sel normal dan menimbulkan berbagai efek samping yang sangat
mengganggu (Boer-Dennert dkk., 1997, Partridge dkk, 2001, Cuttler dan
Pollycove, 2003, Jones dan Buzdar, 2004, Monsuez dkk, 2010, Begg dkk, 2011,
Dilman, 2011, Amos dkk, 2011). Oleh karena itu, saat ini sedang digalakkan
penelitian tentang antikanker yang aman dan spesifik membunuh sel kanker.
Sejak jaman prasejarah manusia telah memanfaatkan ekstrak tanaman
untuk pengobatan berbagai penyakit. Hal ini tercantum dalam cerita rakyat dan
kitab pengobatan. Berdasarkan data World Health Organization (WHO, 2001)
60% populasi penduduk dunia bergantung pada pengobatan tradisional dan 80%
nya berada di negara berkembang. Selain itu, obat herbal berperan secara
signifikan terhadap pengembangan obat sintesis. Sebanyak 60% obat antikanker
dan 75% obat penyakit infeksi yang dikeluarkan tahun 1981-2002 dapat dirunut
ke bahan alam (Kashani dkk., 2012). National Cancer Institute (NCI) Amerika
Serikat juga mengembangkan penelitian tentang penggunaan bahan alam untuk
terapi kanker karena banyak ditemukan obat antikanker yang berasal dari berbagai
tanaman (Mahidol dkk., 1998). Secara farmakologi, bahan yang berperan aktif
dalam obat herbal merupakan senyawa metabolit sekunder. Senyawa metabolit
primer seperti monosakarida, polisakarida, asam amino, protein, asam nukleat dan
lipida dapat ditemukan dalam semua jenis tanaman, namun metabolit sekunder
tertentu hanya ditemukan pada beberapa jenis tanaman. Metabolit sekunder yang
memiliki aktifitas pengobatan merupakan golongan alkaloid, flavonoid, terpenoid,
glikosida dan turunannya (Kashani dkk., 2012). Sebagai contoh, obat antikanker
vinblastine dan vincristine didapatkan dari tanaman Catharanthiis roseus dan
4
Taxol (paclitaxel1) diisolasi dari tanaman Taxus brevifolia. Selaginella
tamariscina (Beauv.), atau yang dikenal sebagai “Keoun Back” di Korea,
merupakan tanaman obat tradisionil untuk terapi kanker yang telah diketahui
memodifikasi ekspresi gen dan produksi sitokin. Ekstrak air tanaman tersebut
menaikkan ekspresi gen p53, menginduksi berhentinya G1 dan mempunyai efek
sitotoksik yang menyebabkan fragmentasi DNA pada human leukaemia cell line
U-937 dan human ovarian cancer cell line A-2780 (Taraphdar dkk, 2001).
Kemoprevensi adalah penggunaan agen untuk memperlambat progresi,
atau menghambat karsinogenesis sehingga menurunkan resiko invasi. Ribuan
agen
telah
dilaporkan
mempunyai
sifat
sebagai
kemoprevensi.
Agen
kemoprevensi kanker berupa hasil alam atau sintesis yang menghambat
transformasi sel normal menjadi premalignan atau premalignan menjadi malignan.
Oleh karena itu, target efektif agen kemopreventif adalah apoptosis. Target
apoptosis paling potensial dalam pengembangan antikanker karena mekanisme
menghilangkan sel yang telah rusak. Beberapa antikanker mempunyai target
sinyal intermediet dalam jalur apoptosis (Sun dkk., 2004).
Masyarakat Yogyakarta dan sekitarnya banyak menggunakan “kunir
putih” sebagai antikanker dan sebagai pencegah timbulnya kanker. Ada dua
macam rimpang yang dikenal sebagai kunir putih, yakni Curcuma zedoaria dan
Curcuma mangga Val., meskipun di pasaran yang lebih dikenal sebagai kunir
putih adalah C. zedoaria, sedangkan C. mangga Val. sebagai kunir mangga.
Beberapa penelitian tentang C. mangga Val mengungkap, rimpang C.
mangga Val. mengandung banyak senyawa metabolit sekunder yang terdiri dari
5
minyak atsiri dan non minyak atsiri yang memiliki aktifitas sitotoksik terhadap sel
kanker. Minyak atsiri C. mangga Val. bersifat toksik terhadap sel HeLa, Raji,
SiHa, T47D (Khasanah, 2002 dan Rumiyati dkk., 2007). Ekstrak etanol rimpang
C. mangga Val. memiliki aktivitas sitotoksik terhadap sel MCF-7 dan HT-29
(Kirana dkk, 2003), sedangkan ekstrak heksana memiliki aktivitas sitotoksik
terhadap enam sel kanker manusia (Malek dkk, 2011). Beberapa peneliti telah
melakukan identifikasi senyawa aktif dalam metabolit sekunder rimpang C.
mangga Val. Minyak atsiri C.mangga Val dari Indonesia dilakukan oleh Sudibyo
(2000), sedangkan C. mangga Val & Zijp dari Malaysia oleh Wahab dkk. (2011)
dan Wong (1999). Untuk metabolit sekunder non minyak atsiri, Abas dkk. (2005)
dan Liu dan Nair (2011) telah menemukan beberapa kandungan senyawa kimia
dalam rimpang Curcuma mangga Val.
Berdasarkan potensi antikanker pada metabolit sekunder komponen non
minyak atsiri dan minyak atsiri dari rimpang C. mangga Val., maka perlu
dilakukan penelitian terhadap komponen tersebut untuk mengetahui selektifitas
antikanker dan mekanisme aksi molekuler antikanker yaitu menginduksi
apoptosis, menghambat proliferasi, menghambat inflamasi dan invasi serta
memacu sistem kekebalan tubuh terhadap sel kanker.
Kandungan kurkuminoid dan komposisi minyak atsiri rimpang C. longa
bervariasi tergantung lokasi, kondisi geografis dan iklim (Pandey dan Katiyar,
2010 dan Li dkk., 2011), sedangkan Lee dkk. (2014) menyatakan bahwa hanya
terdapat sedikit perbedaan profile metabolit sekunder C. aromatica dan C. longa
yang tumbuh pada lokasi yang berbeda. Kematangan rimpang sangat berpengaruh
6
terhadap randemen kurkuminoid dan komposisi minyak atsiri C. longa (Cooray
dkk. 1988) dan randemen difurokumenol pada rimpang C. amada Roxb
(Policegoudra dkk., 2007). Randemen minyak atsiri empu lebih banyak daripada
cabang rimpang (Cooray dkk., 1988) dan metode ekstraksi yang berbeda
menghasilkan kurkuminoid dan minyak atsiri yang bervariasi (Li dkk., 2011)
Berdasarkan hal tersebut maka perlu dilakukan penelitian untuk
mendapatkan kondisi optimum rimpang yaitu pengaruh umur tanaman, lokasi
tumbuh, bagian rimpang yaitu empu dan cabang rimpang, dan metode ekstraksi
terhadap komposisi metabolit sekunder rimpang C mangga Val. dan
sitotoksisitasnya terhadap sel kanker. Penelitian selektifitas antikanker dan
mekanisme aksi molekuler antikanker metabolit sekunder rimpang C. mangga Val
berdasarkan kondisi optimum yang didapatkan.
1.2 Perumusan Masalah
Permasalahan yang kemudian muncul adalah sebagai berikut.
1.
Apakah ada perbedaan aktivitas sitotoksik ekstrak dan maserat metabolit
sekunder non minyak atsiri serta minyak atsiri rimpang C. mangga Val
terhadap sel kanker?
2.
Apakah bagian rimpang, umur tanaman, lokasi tumbuh dan metode isolasi
berpengaruh terhadap komposisi dan toksisitas ekstrak atau maserat atau
minyak atsiri C. mangga Val.
3.
Apakah ekstrak non minyak atsiri dan minyak atsiri rimpang C. mangga
Val. memiliki selektivitas sitotoksik terhadap berbagai kultur sel kanker?
7
4.
Apakah komponen senyawa aktif antikanker dari minyak atsiri atau non
atsiri rimpang C. mangga Val.?
5.
Bagaimanakah pengaruh ekstrak paling aktif antikanker dalam rimpang C.
mangga Val. terhadap ekspresi protein yang memacu apoptosis?
a. tumor suppressor protein p53;
b. caspase efektor caspase-9.
6.
Bagaimanakah pengaruh ekstrak paling aktif antikanker dalam rimpang C.
mangga Val. terhadap ekspresi protein yang memacu?
a. proliferasi yaitu onkogen Bcl-2;
b. proliferasi yaitu growth factor interleukin-10
c. proliferasi dan angiogenesis yaitu sinyal transduksi H-Ras;
d. proliferasi dan inflamasi yaitu growth factor COX-2.
7.
Bagaimanakah pengaruh ekstrak paling aktif antikanker dalam rimpang C.
mangga Val terhadap ekspresi protein yang mendukung invasi sel kanker
yaitu enzim glutamate decarboxylase (GAD) yang mensintesis senyawa
gamma-aminobutyric acid (GABA) yang memacu metastasis?
8.
Bagaimanakah pengaruh ekstrak paling aktif antikanker dalam rimpang C.
mangga Val terhadap sistem kekebalan yaitu interleukin-12 yang memacu
aktifitas sel T dan sel NK?
I.3 Tujuan Penelitian
Berdasarkan permasalahan yang ada, maka tujuan penelitian ini adalah.
8
1. Mengetahui perbedaan aktivitas sitotoksik ekstrak dan maserat metabolit
sekunder non minyak atsiri serta minyak atsiri rimpang C. mangga Val.
terhadap sel kanker.
2. Mengetahui pengaruh bagian rimpang, umur tanaman, lokasi tumbuh dan
metode isolasi terhadap komposisi dan toksisitas ekstrak atau maserat atau
minyak atsiri C. mangga Val.
3. Mengetahui selektivitas sitotoksik ekstrak non minyak atsiri dan minyak atsiri
rimpang C. mangga Val. terhadap berbagai sel kanker.
4. Mengidentifikasi senyawa aktif antikanker dari komponen non atsiri atau
minyak atsiri rimpang C. mangga Val.
5. Mengetahui pengaruh ekstrak paling aktif antikanker dalam rimpang C.
mangga Val. terhadap ekspresi protein yang memacu apoptosis:
a. tumor suppressor protein p53;
b. caspase efektor caspase-9.
6.
Mengetahui pengaruh ekstrak paling aktif antikanker dalam rimpang C.
mangga Val. terhadap ekspresi protein yang memacu::
a. proliferasi yaitu onkogen Bcl-2;
b. proliferasi yaitu growth factor interleukin-10
c. proliferasi dan angiogenesis yaitu sinyal transduksi H-Ras;
d. proliferasi dan inflamasi yaitu growth factor COX-2.
7.
Mengetahui pengaruh ekstrak paling aktif antikanker dalam rimpang C.
mangga Val terhadap ekspresi protein yang mendukung invasi sel kanker
9
yaitu enzim glutamate decarboxylase (GAD) yang mensintesis senyawa
gamma-aminobutyric acid (GABA) yang memacu metastasis.
8.
Mengetahui pengaruh ekstrak paling aktif antikanker dalam rimpang C.
mangga Val. terhadap sistem kekebalan yaitu interleukin-12 yang memacu
aktifitas sel T dan sel NK.
1.4 Keaslian dan Kebaruan Penelitian
Penelitian tentang kandungan minyak atsiri, aktivitas sitotoksitas serta
mekanisme molekuler C.mangga Val. telah dilakukan oleh sejumlah peneliti
selama beberapa tahun terakhir ini sebagaimana disajikan pada Gambar 1.
Berdasarkan uraian pada gambar 1, maka belum pernah dilakukan
penelitian tentang pengaruh kandungan metabolit sekunder dengan aktivitas
antikanker dalam rimpang C. mangga Val. terhadap:
1. selektifitas antikanker;
2. mekanisme molekuler antikanker melalui:
a.
induksi apoptosis melalui ekspresi gen p53, dan Caspase-9.
b.
penghambatan proliferasi terhadap ekspresi gen Bcl-2, COX-2, H-ras
dan interleukin-10.
c.
i.
Penghambatan inflamasi terhadap ekspresi gen COX-2
ii.
Penghambatan angiogenesis terhadap ekspresi gen H-ras
penghambatan metastasis sel kanker oleh GABA yang dihasilkan oleh
enzim GAD.
d.
induksi sistem kekebalan tubuh oleh interleukin-12.
10
Curcuma mangga Val.
Komponen Minyak Atsiri
Komponen Non Atsiri
Identifikasi senyawa:
 Mirsen (78,6%) (Wong,1999);
 β-seskuifelandren dan β-felandren
(Sudibyo, 2000);
 Mirsen (46,5%) dan β-pinen (14,6%)
(Wahab dkk., 2011).
Aktivitas antikanker:
 Toksik terhadap Raji dan Myeloma
(Verlianara, 2004);
 Lebih toksik terhadap Raji
dibandingkan HeLa, T47D dan SiHa
(Rumiyati dkk., 2007).
Mekanisme molekuler antikanker:
 Menghambat poliferasi sel HeLa
(Nurrokhman, 2004);
 Memacu apoptosis sel Myeloma,
meningkatkan ekspresi gen p53
(Verlianara, 2004);
 Meningkatkan ekspresi gen p53 dan
menurunkan ekspresi gen Bcl2 sel Raji
(Rumiyati dkk., 2007).
1.
2.
selektifitas antikanker;
mekanisme molekuler
melalui:
antikanker
a. induksi apoptosis melalui ekspresi gen
p53, dan Caspase-9.
b. penghambatan
proliferasi
terhadap
ekspresi gen Bcl-2, COX-2, H-ras dan
interleukin-10.
i. Penghambatan inflamasi terhadap
ekspresi gen COX-2
ii. Penghambatan angiogenesis
terhadap ekspresi gen H-ras
c. penghambatan metastasis sel kanker oleh
GABA yang dihasilkan oleh enzim GAD.
d. induksi sistem kekebalan tubuh oleh
interleukin-12
Identifikasi senyawa:
 Diterpen glikosida, kurkumanggosida, labda8(17),12-dien-15,16-dial, kalkaratarin A,
zerumin B, skopoletin, demetoksikurkumin,
bisdemetoksikurkumin, 1,7-bis(4-hidroksi-fenil)1,4,6-heptatrien-3-on, kurkumin, dan asam phidroksisinamat (Abas dkk., 2005);
 (E)-labda-8(17),12-dien-15,16-dial, (E)-15,16bisnorlabda-8(17),11-dien-13-on, zerumin
(Malek dkk., 2011);
 Labdan diterpenoid; labda-8(17)-12-diena15,16-dial, (2) kalkaratarin A, communic acid,
copallic acid, zerumin B, 14, 15, 16-tri-norlabdan-8,12-diol, dan (8) dua jenis senyawa
dekalin (Liu dan Nair, 2011).
Aktivitas antikanker:
 Ekstrak etanol toksik terhadap MCF-7 dan HT29 (Kirana dkk., 2003);
 Ekstrak metanol toksik terhadap HeLa S3 dan
Raji (Sudibyo, 2000, Khasanah, 2002);
 Zerumin B, demetoksikurkumin,
bisdemetoksikurkumin, dan kurkumin toksik
terhadap 5 kultur sel tumor (Abas dkk., 2005);
 Ekstrak metanol dan etil asetat bersifat toksik.
Senyawa yang bersifat toksik (1) labdan
diterpenoid; labda-8(17)-12-diena-15,16-dial,
(2) calcaratarin A, (3) communic acid, (4)
copallic acid (Liu dan Nair, 2011);
 IC50 ekstrak heksana terendah daripada ekstrak
kasar metanol dan etil asetat (Malek dkk.,
2011.)
Mekanisme molekuler antikanker:
 Senyawa (5) zerumin B, (6) 14, 15, 16-tri-norlabdan-8,12-diol, (7) dan (8) dua jenis senyawa
decalin menunjukkan aktivitas penghambatan
selektif terhadap COX-2 sebesar 39- 45%,
COX-1 antara 45-53% (Liu dan Nair, 2011).
 Ekstrak etanol menghambat 5α-reductase sel
kanker prostat PC-3 (Karsono dkk., 2014)
Gambar 1.1 Penelitian tentang kandungan, aktivitas dan mekanisme aksi antikanker dari
rimpang C. mangga Val. Uraian dalam persegipanjang garis putus-putus
adalah penelitian yang akan dilakukan.
11
1.5 Manfaat Penelitian
Penelitian ini akan memberikan manfaat:
1.
Memberikan informasi ilmiah mengenai selektivitas antikanker, struktur
senyawa aktifnya dan mekanisme molekuler antikanker metabolit sekunder
rimpang C. mangga Val.
2.
Memberikan dukungan ilmiah terhadap pendayagunaan dan pengembangan
C. mangga Val. sebagai fitofarmaka dan obat herbal.