BAB II KAJIAN PUSTAKA 2.1 Aging Penuaan adalah perubahan

BAB II
KAJIAN PUSTAKA
2.1
Aging
Penuaan adalah perubahan fisiologis yang tak terelakkan dan terjadi pada
semua organisme.Pada penuaan terjadi disfungsi bertahap semua organ yang terjadi
pada manusia, tumbuhan, hewan, dan juga organisme bersel satu.Penuaan mulai
terjadi saat manusia baru lahir.Fenomena fisiologis yang terjadi adalah
berkurangnya jumlah sel jaringan, menurunnya laju metabolisme, juga
menigkatnyakejadian penyakit. Penuaan juga dipengaruhi oleh faktor lingkungan,
seperti stress, olahraga berlebihan, merokok, dan adanya radiasi sinar ultraviolet
(Pangkahila, 2007).
Pada penuaan juga terjadi kerusakan protein jaringan, atrofi jaringan,
berkurangnya cairan tubuh, dan metabolisme kalsium yang abnormal.Selanjutnya
terjadi perubahan fisiologis lanjut yang menyangkut disfungsi organ vital seperti
kerusakan organ kardiopulmonar,persarafan, fungsi endokrin, fungsi imunologi,
dan juga fungsi motorik. Karena itu, munculnya faktor risiko seperti hipertensi,
merokok, hiperlipidemia, perubahan metabolisme glukosa, obesitas, kebiasaan
gaya hidup tidak sehat, alkohol, dan stress menyebabkan penyakit yang bervariasi
pada berbagai sistem tubuh, antara lain : penyakit degeneratif, stoke, katarak,
hilangnya komunikasi sistem saraf, arteriosklerosis, gagal jantung, aritmia,
emfisema paru, ulkus lambung, diabetes, gagal ginjal, osteoporosis, arthritis, dan
9
10
apabila ada luka, infeksi, atau tumor, dapat terjadi penuaan lanjut secara patologis
(Park dan Yeo, 2013).
2.1.1 Mekanisme Terjadinya Aging
Terdapat dua teori penuaan yaitu teori program genetik (genetic
programming theory) yang menyebutkan bahwa penuaan dan usia hidup organisme
ditentukan oleh faktor genetik, serta teori kerusakan primer (primary damage
theory)yang mengatakan bahwa penuaan terjadi akibat akumulasi kerusakan pada
organisme akibat faktor-faktor perusak yang multipel. Teori wear-and-tear, teori
error catastrophe, teori radikal bebas, teori kerusakan DNA, teori membran sel
termasuk dalam teori kerusakan primer (Park dan Yeo, 2013).
Pada dasarnya, semua teori itu dibagi menjadi dua kelompok yaitu
teori wear and tear dan teori program. Hipotesis kerusakan DNA, glikosilasi, dan
radikal bebas termasuk dalam teori wear and tear, sedangkan teori program
diantaranya terbatasnya replikasi sel, proses imun, dan teori neuroendokrin
(Pangkahila, 2007).
1.
Teori Wear and Tear
Teori “pakai” dan “rusak” ini menjelaskan bahwa penuaan terjadi apabila
sel dan jaringan tubuh yang telah digunakan atau disalahgunakan terus menerus
menjadi habis atau rusak. Teori ini diperkenalkan oleh Dr. August Weismann,
seorang biologis dari Jerman pada tahun 1882 (Pangkahila, 2007; Jin, 2010).
a.
Teori DNA Damage
11
Kerusakan DNA terjadi terus menerus pada sel organisme hidup.
Sebagian kerusakan ini dapat diperbaiki, tetapi sebagian terakumulasi pada saat
DNA Polimerase dan mekanisme perbaikan lain tidak dapat memperbaiki defek
secepat saat pertama kali muncul kerusakan. Akumulasi kerusakan DNA juga
terjadi pada sel mamalia yang tidak dapat membelah. Mutasi genetik terjadi seiring
penambahan usia, menyebabkan malfungsi sel. Kerusakan DNA mitokondrial juga
menyebabkan disfungsi mitokondria. Sejak tahun 1930, telah ditemukan bahwa
restriksi kalori dapat meningkatkan usia hidup hewan coba (Park dan Yeo, 2013;
Jin, 2010).
b. Glikosilasi
Glikosilasi merupakan proses penting pada penyakit degeneratif seperti
diabetes. Glikosilasi merupakan ikatan kovalen antara gula darah dan hemoglobin
pada sel darah merah. Pada keadaan normal non diabetes, hanya sedikit atau sekitar
4,5% sampai 6% gula darah yang berikatan dengan hemoglobin. Banyaknya ikatan
kovalen ini dapat dilihat dengan mengukur Hemoglobin A1c (HbA1c). Apabila
kadar HbA1c ini terlalu banyak akan memperburuk fungsi dan struktur sel. Glukosa
akan diabsorbsi dengan mudah oleh organ-organ tidak tergantung insulin, seperti
ginjal, pembuluh darah, saraf perifer, dan lensa mata sehingga terjadi kekakuan
arteri, hilangnya fungsi saraf, dan katarak. Proses penuaan pada diabetes ini
merupakan role model dari proses penuaan pada kondisi lainnya (Pangkahila,
2007).
12
c.
Teori Radikal Bebas
Teori ini diperkenalkan pertama kali oleh Dr. Gerschman tahun 1954,
kemudian dikembangkan oleh Dr. Denham Harman yang mengatakan bahwa
superoksida dan radikal bebas lain menyebabkan kerusakan komponen
makromolekul sel dan organ. Radikal bebas adalah suatu molekul yang mempunyai
satu atau lebih elektron yang tidak berpasangan. Makromolekul seperti asam
nukleat, lipid, gula, dan protein mudah diserang oleh radikal bebas. Ikatan singledan double- asam nukleat dapat rusak dan berikatan dengan molekul lain, serta
dapat berikatan dengan basa atau kelompok gula lain (Pangkahila, 2007; Jin, 2010).
2.
Teori Program
Teori ini mengatakan bahwa penuaan mengikuti suatu jam biologik,
kemungkinan adalah lanjutan dari sistem yang mengatur pertumbuhan dan
perkembangan masa kecil. Pengaturan ini bergantung pada perubahan ekspresi gen
yang berpengaruh pada respon pemeliharaan, perbaikan, dan pertahanan. Teori ini
terdiri dari tiga subkategori :
a.
Teori Terbatasnya Replikasi Sel
Kehidupan sel dipengaruhi oleh panjang telomere (enam nukleotida
sekuen DNA yaitu TTAGGG) yang terletak pada ujung chromosome strands.
Telomere berpengaruh pada fungsi sel punca pada organ yang pergantian selnya
tinggi. Dengan setiap replikasi sel, telomere memendek pada setiap pembelahan sel.
Setelah sejumlah pembelahan sel, telomere telah dipakai dan pembelahan sel
berhenti. Mekanisme telomere menentukan rentang usia sel dan pada akhirnya juga
rentang usia organisme sendiri (Pangkahila, 2007).
13
b. Teori Immunologi
Sistem imun telah terprogram untuk berkurang seiring waktu, yang akan
menyebabkan tubuh semakin rentan terhadap penyakit infeksi dan menyebabkan
penuaan serta kematian. Efektivitas sistem imun terbaik adalah saat pubertas dan
perlahan menurun seiring bertambahnya usia (Jin, 2010).
c.
Teori Neuroendokrin
Hormon dikeluarkan oleh beberapa organ yang dikendalikan oleh
hipotalamus yang terletak di otak. Hipotalamus membentuk poros dengan hipofise
dan
organ
tertentu,
contohnya
poros
hipotalamus-hipofise-testis,
poros
hipotalamus-hipofise-suprarenalis, dan lain-lain. Pada usia muda, fungsi hormonal
lebih optimal dibandingkan dengan usia tua (Pangkahila, 2007).
2.1.2 Gejala Klinis Penuaan
Proses penuaan dimulai dengan menurunnya bahkan terhentinya
fungsi berbagai organ tubuh. Akibat menurunnya fungsi tersebut, maka muncul
berbagai tanda dan gejala proses penuaan, yang pada dasarnya dibagi dalam dua
bagian yaitu (Pangkahila, 2007):
1.
Tanda fisik, seperti masa otot berkurang, lemak meningkat, kulit berkerut,
daya ingat berkurang, fungsi seksual, dan reproduksi terganggu, kemampuan
kerja menurun, sakit tulang.
2.
Tanda psikis, seperti gairah hidup menurun, sulit tidur, mudah cemas, mudah
tersinggung, merasa tidak berarti lagi.
14
Proses penuaan tidak terjadi begitu saja dengan langsung menampakkan
perubahan fisik dan psikisseperti di atas. Proses penuaan berlangsung dalam tiga
tahap sebagai berikut (Pangkahila, 2007) :
1.
Tahap subklinik (usia 25-35 tahun)
Pada tahap ini, sebagian besar hormon di dalam tubuh mulai menurun, yaitu
hormon testosteron, growth hormone, dan hormon estrogen.Kerusakan ini biasanya
tidak tampak dari luar, sehingga pada tahap ini orang merasa dan tampak normal,
tidak mengalami gejala dan tanda penuaan.
2.
Tahap Transisi (usia 35-45 tahun)
Selama tahap ini level hormon menurun hingga 25 persen. Massa otot
berkurang sebanyak satu kilogram setiap beberapa tahun, akibatnya kekuatan dan
tenaga terasa hilang, sedangkan komposisi lemak terus bertambah.Pada tahap ini
orang merasa tidak muda lagi dan tampak lebih tua.Kerusakan akibat radikal bebas
mulai merusak ekspresi genetik, yang dapat menghasilkan penyakit.
3.
Tahap klinik (usia lebih dari 45 tahun)
Pada tahap ini, penurunan kadar hormon terus menurun yang meliputi DHEA
(Dehydroepiandrosterone), melatonin, growth hormone, testosteron, estrogen, dan
hormon tiroid. Penurunan bahkan hilangnya kemampuan penyerapan bahan
makanan, vitamin, dan mineral juga terjadi. Densitas tulang menurun, massa otot
berkurang sekitar satu kilogram setiap tiga
tahun, yang mengakibatkan
ketidakmampuan membakar kalori, meningkatnya lemak tubuh, dan berat badan.
Disfungsi seksual merupakan keluhan penting dan mengganggu keharmonisan
banyak pasangan(Pangkahila, 2007).
15
2.2
Radikal Bebas
2.2.1 Definisi Radikal Bebas
Radikal bebas adalah penyebab kematian sel dengan mempengaruhi
kerusakan DNA, mengubah komponen biokimia, melukai membran sel, dan
merusak sel. Radikal bebas adalah suatu molekul yang kehilangan elektronnya dan
menjadi sangat tidak stabil. Elektron yang tidak berpasangan menyebabkan
ketidakseimbangan dalam lompatan elektris. Untuk mengembalikan keseimbangan,
maka radikal bebas mencari elektron lainnya. Dalam pencariannya, radikal bebas
mengambil elektron dari molekul yang stabil di dekatnya. Peristiwa ini memutus
reaksi rantai karena molekul baru yang tidak stabil mecoba mengganti elektronnya
yang hilang dengan mengambil dari dekatnya, dan demikian seterusnya
(Pangkahila, 2007).
2.2.2 Sumber Radikal Bebas
Terdapat empat sumber radikal bebas (Barron, 2008) :
1.
Lingkungan : polusi udara, asap rokok, kabut asap, jelaga, knalpot mobil,
limbah racun, pestisida, herbisida, sinar ultraviolet, radiasi, obat-obatan, dan
beberapa makanan.
2.
Produksi internal : tubuh manusia menghasilkan radikal bebas sebagai hasil
sampingan dari fungsi metobolisme normal.
3.
Faktor stress : penuaan, trauma, pengobatan, tidur kurang, penyakit, infeksi,
dan stress psikologis.
4.
Reaksi berantai : saat radikal bebas mengambil elektron lain untuk
mengembalikan kestabilan, peristiwa ini membentuk radikal bebas baru pada
16
molekul yang elektronnya diambil. Hal ini akan terjadi terus menerus, bahkan
satu radikal bebas saja dapat menghancurkan seluruh sel atau rantai DNA.
2.2.3 Macam Radikal Bebas
Ada beberapa macam radikal bebas dalam tubuh, diantaranya adalah
(Barron, 2008) :
1.
Radikal Superoksida(O2-) : radikal bebas ini mencoba mengambil elektron dari
mitokondria sel. Saat mitokondria rusak, sel kehilangan kemampuannya untuk
mengubah makanan menjadi energi dan mati.
2.
Radikal Hidroksil (OH-) : radikal bebas ini menyerang enzim, protein, dan
lemak tidak jenuh pada membran sel.
3.
Radikal Peroksil Lipid : radikal bebas ini membuat suatu reaksi kimia
berhubungan dengan membran sel, yang mengakibatkan ledakan sel dan
memuntahkan isinya, kemudian mati.
4.
Oksigen Singlet [O 2 (a1∆ g ) atau 1O 2 *] : sebenarnya bukan radikal bebas
sesungguhnya, tetapi metabolit ini menyebabkan destruksi dalam tubuh
5.
Hidrogen Peroksida (H 2 O 2 ), nitrogen reaktif, Fe, Cu, dan Sulfur (Poljsak et al.,
2013).
Semuanya mempunyai peran dalam meningkatkan formasi Reactive Oxygen
Species (ROS) dan kondisi stress oksidatif serta merusak keseimbangan redoks
(Poljsak et al., 2013).
2.3
Rokok
17
Sebatang rokok terdiri dari tiga bagian utama yaitu: tembakau, kertas
pembungkus, dan filter. Biasanya tembakau pada sebatang rokok hanya sebagian
kecil saja yang berasal dari daun tembakau sedangkan bahan lainnya berasal dari
ampas biji ataupun batang tembakau. Ampas ini diolah kemudian disemprot dengan
nikotin serta substansi yang lain, bahan ini disebut sebagai tembakau rekonstruksi
atau homogenized sheet tobacco (Krock, 2000).
2.3.1 Kandungan Asap Rokok
Asap rokok tembakau mengandung gas dan bahan-bahan kimia yang
bersifat racun dan atau karsinogenik. Komposisi bahan kimia dan asap rokok yang
masuk ke dalam tubuh tergantung dari:
•
Jenis tembakau
•
Bentuk model rokok, seperti ada tidaknya filter, bahan-bahan tambahan, dan
sebagainya
•
Pola merokok individu.
Asap rokok merupakan campuran toksik dan karsinogenik yang terdiri
dari 5.000 bahan kimia. Terdapat diantaranya 98 komponen berbahaya yang telah
diketahui efek bagi kesehatan manusia secara inhalasi (Talhout et al., 2011).
Asap rokok mengandung banyak bahan toksik, karsinogenik, dan
bahan kimia mutagenik, serta radikal bebas stabil maupun tidak stabil dan Reactive
Oxygen Species (ROS) yang berpotensi menyebabkan kerusakan oksidatif biologik.
Merokok merupakan salah satu faktor ekstrinsik penting sebagai penyebab awal
penyakit dan kematian. Pemeriksaan radikal bebas stabil di dalam tar dan radikal
tidak stabil seperti anion superoksida (O 2 •-) dan hidroksil (HO•) dilakukan dengan
18
teknik Electron Paramagnetic Resonance (EPR) dan spintrapping (Valavanidis et
al., 2009).
Menurut strukturnya asap rokok dapat dibagi dalam dua golongan
besar yaitu (Vliet, 2000):
•
Komponen Gas
merupakan bagian yang dapat melewati filter. Contohnya antara lain: CO
(karbon monoksida), CO 2 , oksida nitrogen, amonia, gas nitrosamin,
hidrogen sianida, dan aldehid (terutama akrolein, asetaldehid, formaldehid).
Dari satu batang rokok yang dibakar atau disulut, akan dihasilkan kira-kira
500 mg gas (92%) dan bahan-bahan partikel padat (8%) (Ruslan, 2000). Gas
dari asap rokok ini mengandung radikal bebas yang sangat tinggi yaitu
sekitar ~1x1015 radikal bebas per hembusan (Valavanidis et al., 2009).
•
Komponen Padat
Merupakan substansi yang lebih stabil seperti semiquinon, quinon, nikotin,
tar, logam (seperti besi, nikel, kadmium), Pb dan lain-lain.
Asap rokok dibagi menjadi dua yaitu (Valavanidis et al., 2009) :
1. Asap yang dihisap oleh perokok aktif atau mainstream, terdiri dari fase
partikel padat yaitu tar dan fase gas seperti gas toksik, komponen organik
volatil, Volatile Organic Compounds (VOCs), radikal bebas, dan lain-lain.
2. Asap yang dihisap oleh perokok pasif atau sidestream, terdiri dari fase padat
dan gas, mengandung konsentrasi toksin dan karsinogenik serta komponen
volatil dan semivolatil yang lebih tinggi.
19
Rokok yang terbuat dari daun tembakau kering, kertas, dan zat perasa
dapat dibentuk dari unsur Carbon (C), Hidrogen (H), Oksigen (O), Nitrogen (N),
dan Sulfur (S) serta unsur lain yang jumlahnya kecil. Rokok secara keseluruhan
dapat diformulasikan secara kimia yaitu sebagai C v H w O t N y S z S i . Ada dua reaksi
yang terjadi dalam proses merokok yaitu (Bindar, 2000) :
•
Reaksi rokok dengan oksigen membentuk senyawa seperti CO 2 , H 2 O, NO x ,
SO x , dan CO. Reaksi ini terjadi pada ujung atau permukaan rokok yang
kontak dengan udara.
•
Reaksi pemecahan struktur kimia rokok menjadi senyawa kimia yang
lainnya. Reaksi ini terjadi akibat pemanasan dan tidak adanya oksigen.
Reaksi ini lebih dikenal dengan nama pirolisis. Pirolisis berlangsung pada
temperatur yang lebih rendah dari 800ºC. Ciri khas reaksi ini adalah akan
menghasilkan ribuan senyawa kimia yang strukturnya kompleks. Walaupun
reaksi pirolisis ini tidak dominan dalam proses merokok, tetapi banyak
senyawa kimia yang dihasilkan temasuk dalam kategori senyawa kimia
beracun dan mempunyai kemampuan berdifusi dalam darah. Oleh karena
itulah titik bahaya merokok ada pada reaksi pirolisis rokok.
Kandungan dari asap rokok antara lain:
1. Nikotin
20
Nikotin adalah kombinasi senyawa nicotinic alkaloid yang merupakan
alkaloid dominan yang terdapat dalam tembakau, yaitu hampir 88% dari total
alkaloid dan beratnya 1,5% dari berat tembakau. Dibandingkan dengan alkaloid lain
seperti nornicotine dan anabasine yang juga terdapat
pada rokok, nikotin
mempunyai potensi farmakologik 1,2 sampai 2,5 kali lebih tinggi. Nikotin sangat
toksik dengan dosis letal untuk dewasa yaitu sekitar 60 mg atau sekitar 0,9 mg/kg
(Fowles, 2001).
Nikotin diabsorbsi melalui kulit, usus kecil, dan paru-paru.Dari setiap
batang rokok, sebanyak 1 mg nikotin diabsorbsi oleh tubuh.Distribusi nikotin
menuju otak sangat cepat sekitar 1- sampai 20 detik.Nikotin dimetabolisme di hati,
paru, dan ginjal.Sekitar 10-20% nikotin diekskresi utuh di urin dalam bentuk
kotinin sekitar 70-80% dan 10% bentuk metabolit lain (Krock, 2000).
Gambar 2.1 Struktur Kimia Nikotin (Fowles, 2001).
Nikotin mempunyai efek farmakodinamik pada sistem saraf pusat berupa
rasa senang dan gembira, gairah, waspada, mengurangi cemas, dan meningkatkan
performa.Pada sistem kardiovaskular efeknya meningkatkan detak jantung, cardiac
output, serta tekanan darah, dan vasokontriksi pembuluh darah dan kulit.Nikotin
21
juga menekan nafsu makan, menaikkan kecepatan metabolisme tubuh, dan relaksasi
otot (Krock, 2000).
Nikotin dapat mendorong terjadinya adhesi platelet yang diasosiasikan
dengan penyakit kardiovaskuler dan hipertensi. Nikotin merupakan bahan yang
mempunyai aktivitas biologi yang poten dan akan menaikkan tingkat epinefrin
dalam darah, menaikkan tekanan darah, menambah denyut jantung dan
menginduksi vasokonstriksi perifer (Ruslan, 2000).
Disebutkan juga bahwa nikotin menyebabkan penebalan serta kekakuan
dinding pembuluh darah, dan berpengaruh langsung pada fungsi endotel serta otot
polos, sehingga niktoin dapat menyebabkan disfungsi ereksi (Pangkahila, 2001).
2. Benzene
Merupakan salah satu dari anggota hidrokarbon aromatik yang merupakan
cairan tidak berwarna, jernih, mudah menguap, dan larut dalam air (Fowles dan
Bates, 2000).Beberapa penelitian mengenai paparan benzene menunjukan adanya
gangguan pada sistem reproduksi tikus jantan.Tikus dengan inhalasi benzene
menyebabkan terjadinya atrofi testis, penurunan jumlah spermatozoa, dan
meningkatnya abnormalitas spermatozoa (Siva et al., 2011).
3. Tar (hidrokarbon aromatik)
Tar adalah nikotin bebas yang kering, berwarna coklat, berbau tidak sedap dan
berupa partikel yang terbentuk selama pemanasan tembakau pada rokok (Fowles
dan Bates, 2000).Tar mengandung konsentrasi radikal bebas yang sangat tinggi (ca.
1017 spins.g-1) yang tidak hilang dalam waktu sangat lama.Terdapat komponen larut
air dalam Aqueous Cigarette Tar (ACT) yang dapat menghasilkan anion
22
superoksida (O 2 ·⁻) dan kemudian H 2 O 2 serta radikal hidroksil reaktif (HO·). Tar
juga mengandung radikal bebas stabil seperti semiquinone (QH·) dan carboncentered radicals (-C·) (Valavanidis et al., 2009).
Kandungan Tar dalam rokok di negara-negara yang sedang berkembang
cukup tinggi. Di Cina, Indonesia, dan India misalnya, kandungan Tar berkisar
antara 19–33 mg/batang rokok, sedang di negara-negara industri, kandungan Tar
berkisar antara 0,5–20 mg. Kandungan Tar dan nikotin di pasaran Inggris dan
Amerika Serikat telah menurun, sedangkan salah satu merek rokok di Indonesia
mengandung 39 mg tar perbatang rokok (Ruslan, 2000).
4. Karbon monoksida
Karbon monoksida (CO) dapat meningkatkan aktivitas sistem NOS/NO
tetapi juga dapat menurunkan aktivitas sistem NOS/NO, serta CO juga menurunkan
ekspresi NOS. Begitu pula sebaliknya, NO dapat meningkatkan aktivitas sistem
Heme Oxygenase/CO dan dapat menurunkan aktivitas sistem Heme Oxygenase/CO
(Wu dan Wang, 2005)
5. Kadmium
Kadmium dalam dosis rendah menghambat produksi NO dalam sel endotel dengan
menghambat fosforilasi eNOS yang kemudian berhubungan dengan fungsi dan
disfungsi endotel, serta angiogenesis (Majumder et al., 2008).
6. Timbal (Pb) merupakan logam beracun, berwarna abu-abu. Secara umum
Pb bersumber dari sejumlah industri dan pertambangan. Pb biasa digunakan dalam
industri cat, plastik, dan baterai serta digunakan dalam konstruksi bangunan. Pb
23
juga banyak ditemui pada gas buangan kendaraan bermotor serta asap rokok
(Rodgman dan Perfetti, 2009).
Efek toksik Pb terhadap sistem reproduksi dapat dilihat dari beberapa hasil
penelitian.Mencit yang diberikan Pb secara gavage menunjukkan adanya gangguan
pada
spermatogenesis,
menyebabkan
terjadi
menyebabkan
kerusakan
abnormalitas
mitokondria
pada
spermatozoa,
sel
Sertoli.Pb
serta
juga
mengakibatkan terjadinya penurunan dorongan seksual (Bizzarro et al., 2003).
7. Benzo(a)pyrene
Merupakan bahan semi gas, lipofilik, dan mempunyai berat molekul yang tinggi.
Selain terkandung dalam rokok, benzo(a) pyrene juga ditemukan pada sisa
pembakaran mobil, industri otomotif, dan sisa pembakaran batu bara.
Benzo(a)pyrene akan menurunkan kadar testosteron dengan cara meningkatkan
metabolisme testosteron di hati dan menurunkan sintesisnya di sel Leydig
(Archibong et al., 2009).
8. Air raksa atau raksa logam dapat berupa cairan dengan titik jenuh di udara
pada 20˚ C sebanyak 15 mg/m3. Air raksa dapat ditemukan dalam asap rokok
dengan konsentrasi 32-95 ng dalam 1 batang rokok (Galbacs & Gabor, 2002). Pria
yang
terekspos
air
raksa
akan
menyebabkan
terjadinya
oligoastheno-
teratozoospermia (Telisman et al., 2000).
9. Nitric Oxide (NO)
Asap rokok mengandung NO. Pada awalnya perokok akan menghisap NO
dengan konsentrasi tinggi yang berasal asap rokok, hal ini menyebabkan dilatasi
jalan napas sehingga asap rokok akan lebih mudah masuk ke paru-paru lalu tubuh
24
dan otak akan lebih terpapar oleh nikotin dan zat toksik lainnya. Dampak
selanjutnya, sintesis NO endogen pada jalan napas dan pembuluh darah akan
menurun (Vleeming et al., 2002).
10. Selain bahan-bahan tersebut di atas, masih banyak terdapat zat-zat kimia
lainnya yang dihasilkan dari pembakaran tembakau dan berefek buruk, seperti:
arsenik, formaldehid, aseton, amonia, nitrogen oksida, kromium, naftalena,
hidrogen sianida, kumarin, piridin, fenol, benz(a)anthracene, dan sebagainya
(Ruslan, 2000).
Gambar 2.2 Kandungan Kimia Asap Rokok (Latuconsina, 2010).
2.3.2 Pengaruh Asap Rokok
Rokok akan menyebabkan restriksi aliran darah menuju vena dan
arteri penis. Merokok berlebihan juga menyebabkan penyakit kronis yang pada
akhirnya menyebabkan disfungsi ereksi.Telah dilakukan penelitian bahwa
pemberian rokok pada mencit dalam waktu singkat (6 minggu) meningkatkan
tekanan arteri serta menebalkan dinding arteri femoralis dan arteri karotis , serta
25
dalam waktu 16 minggu akan menurunkan eNOS (endothelial NO synthase),
kerusakan struktur arteri irreversibel, dan menurunkan NO (Guo et al., 2006)
Asap rokok mengandung superoksida dan Reactive Oxygen Species
(ROS) lain akan menyebabkan kerusakan oksidatif pada sel endotelial. Efek akut
pada perokok yang hanya mengkonsumsi satu rokok yang lalu dalam waktu tidak
lebih dari 60 menit kemudian diperiksa plasma darahnya, ternyata telah jadi
penurunan konsentrasi nitrat dan nitrit sebagai indeks konsentrasi NO serta
antioksidan pada plasma seperti asam askorbat, sistein, metionin, dan asam urat
(Tsuchiya et al., 2001).
2.4 Ereksi
2.4.1 Anatomi Penis Manusia
Batang penis terdiri dari tiga columna erektil yaitu dua corpora
cavernosa dan corpus spongiosum. Selaput fascial, saraf, limfatik, dan pembuluh
darah diselimuti oleh kulit.
Gambar 2.3 Gambar Histologi Penis, Penampang Sagital (Ellsworth et
al., 2013)
26
Gambar 2.4 Gambar Histologi Penis, Penampang Melintang
(Ellsworth et al., 2013)
Corpus cavernosum mengandung jaringan erektil dan dikelilingi oleh
tunika albugenia, suatu jaringan penyambung lapisan fibrosa padat dengan sedikit
jaringan elastis. Tunika albugenia mempunyai dua lapisan, lapisan longitudinal
bagian luar dan sirkular bagian dalam. Tiga badan erektil dikelilingi oleh fascia
Buck profunda, fascia Dartos, dan kulit penil.
Gambar 2.5 Suplai Darah Menuju Penis (Ellsworth et al., 2013)
27
Suplai darah menuju kulit penis dari arteri pudenda eksternal superficial
kanan dan kiri yang datang dari arteri femoralis. Suplai darah menuju struktur penis
yang lebih dalam adalah dari arteri pudenda interna yang mempunyai tiga cabang
yaitu :
1. Arteri bulbouretra menuju bulbus penis
2. Arteri dorsalis menuju dorsum penis antara nervus dorsalis dan vena
dorsalis profunda, serta membentuk cabang sirkumfleksa yang berakhir
pada glans penis
3. Arteri penis (cavernosa) profunda adalah arteri single yang masuk ke dalam
corpus cavernosum dan berperan dalam proses ereksi.
2.6 Gambar Sistem Vena Penis (Hsu et al., 2002)
28
Pada penis terdapat tiga sistem vena yaitu superficial, intermediate, dan
profunda (Ellsworth et al., 2013).
2.7 Gambar Sistem Saraf Penis (Naja et al., 2011)
Drainase limfatik dari glans penis mengalir menuju area di daerah
frenulum. Pembuluh limfatik mengelilingi dorsum corona dan bersatu, berada
proksimal di bawah fascia Buck, berakhir pada nodus inguinal profunda dari
segitiga femoral. Sebagian aliran limfatik menuju limfonodus presimfiseal dan
menuju limfonodus lateral dari limfatik iliaka eksternal (Ellsworth et al., 2013).
Persarafan penis diperoleh dari nervus pudendal dan kavernosa. Nervus
pudendal mensarafi somatik motorik dan sensorik penis. Nervus kavernosa adalah
kombinasi dari serat parasimpatis dan visceral afferen dan mensarafi jaringan
erektil. Nervus kavernosa berjalan dalam crus dan corpora penis, pada awalnya
dorsomedial menuju arteri penis profunda (Ellsworth et al., 2013).
29
2.4.2 Anatomi Penis Mencit
Penis mencit juga terbagi menjadi pangkal, badan, dan glans. Pada mencit,
penis terdiri dari uretra bagian distal, jaringan erektil vaskular (bulbus cavernosum
dan bulbus spongiosum), dan orificium penis (Knoblaugh dan True, 2012).
Gambar 2.8 Morfologi Penis Mencit (Philips dan Wright, 2015)
Pada kondisi relaksasi, posisi penis terbungkus preputium internal (IP:
Internal Preputium) dan preputium eksternal (EP: External Preputium). Bila
abdomen mencit sedikit ditekan, EP dan IP tertarik sehingga glans (G) menonjol
keluar. Lapisan kulit preputium terdiri dari epitel skuamosa stratifikasi yang
mengandung folikel rambut (Knoblaugh dan True, 2012). Badan erektil berada di
bagian distal disebut sebagai Male Urogenital Mating Protuberance (MUMP)
merupakan kartilago yang ujung distalnya sedikit terbelah dua. MUMP merupakan
perpanjangan distal dari os penis. Batas antara MUMP dan glans disebut MUMP
ridge (MR) (Philips dan Wright, 2015).
30
Gambar 2.9 Penampang Penis Mencit (Rodriquez et al., 2011)
Uretra (U) berada di bagian kaudal dan di bawahnya terdapat corpus
cavernosum uretra (CCU). CCU dianggap analog dengan corpus spongiosum pada
penis manusia.Berbeda dengan manusia penis menis terdapat tulang os penis (B:
Bone) terdapat di kranial uretra dengan kartilagonya (C: Cartilage). MUMP corpus
cavernosum (MCC) terdapat bilateral seperti sayap di atas kartilago. Bagian
proksimal MUMP terdapat MUMP Ridge Groove (MRG) dan lebih proksimal lagi
adalah Glanural Ridge (GR). Sekitar glans terdapat Corpora Cavernosa Glandis
(CCG) tidak sampai ke ventral. Sekitar penis terdapat preputium (PPS: Preputial
Space) (Rodriquez et al., 2011).
Pada bagian lebih proksimal terdapat arteri kecil dan medium, juga terdapat
saraf. Pada mencit, lokasi poliarteritis dapat terjadi pada penis (Knoblaugh dan
True, 2012). Kandungan sel endotel, sel otot polos, dan kolagen pada mencit serupa
31
dengan tikus. Pada jaringan cavernosa mencit dan tikus terdapat lebih sedikit sel
otot polos serta lebih banyak kolagen dibandingkan cavernosa manusia (Piao et al.,
2007).
Badan erektil Male Urogenital Mating Protuberance (MUMP) berperan
dalam proses ereksi mencit.Sinusoid dalam MCCakan dipenuhi oleh darah karena
relaksasi otot polos cavernosa dan arteri. Tekanan intrakavernosa (ICP : Intra
Cavernous Pressure) meningkat. Internal Preputium analog dengan preputium
pada manusia akan tertarik saat ereksi (Cashen et al., 2002; Philips dan Wright,
2015)
2.4.3 Ereksi Normal Manusia
Ereksi adalah fenomena neuro-vaskulo-jaringan di bawah kontrol
hormonal, meliputi dilatasi arteri, relaksasi otot polos trabekula, dan aktivasi dari
mekanisme veno-oklusif corporeal (Wespes et al.,2013).
Mekanisme ereksi penis merupakan proses yang kompleks meliputi
pengaruh hormonal dan psikogenik, serta mekanisme nonkolinergik dan
nonadrenergik neurovaskular. Serat saraf
dan reseptor adrenergik berada di
trabekula cavernosa dan mengelilingi arteri penis profunda. Noradrenaline adalah
neurotransmitter utama yang mengontrol keras atau tidaknya penis. Kontraksi
simpatis disebabkan oleh aktivasi reseptor alfa adrenergik postsinaptik dan
termodulasi oleh reseptor alfa-adrenergik presinaptik. Asetilkolin diperlukan untuk
relaksasi otot polos dan saraf kolinergik terdapat dalam otot polos kavernosa dan
sekeliling arteri penis (Ellsworth et al., 2013).
32
Nitric Oxide (NO) adalah neurotransmitter utama pencetus ereksi penis.
Adanya bioaktivitas NO yang berkurang adalah merupakan mekanisme patogen
dari terjadinya disfungsi ereksi (Selvin et al., 2006).
Gambar 2.10 Gambar Anatomi Ereksi Normal (Bergheim, 2013)
Neurotransmitter lain meliputi vasoactive intestinal peptide (VIP),
calcitonin gene-related peptide (CGRP), prostaglandin, dan peptida lain juga
berperan dalam proses erektil. Adanya relaksasi otot polos dalam trabekula dan
dinding arteri, akan menyebabkan peristiwa berikut yang juga berperan dalam
terjadinya ereksi (Ellsworth et al., 2013) :
1. Aliran arteri akan meningkat oleh karena dilatasi arteri dan arteriol
2. Sinusoid dalam corpus cavernosa akan dipenuhi oleh darah
3. Pleksus venular subtunika tertekan diantara tunika albugenia dan sinusoida yang
membengkak, menyebabkan aliran keluar vena menurun
4. Tunika albugenia akan meregang, menekan vena sehingga aliran keluar vena
semakin menurun, menyebabkan tekanan intrakavernosa meningkat dan
33
semakin meningkat dengan adanya kontraksi otot ischiokavernosa dan
bulbospongiosus dan terjadilah rigiditas maksimal.
Gangguan ereksi dapat disebabkan oleh berbagai kondisi, sekitar 7 dari
10 kasus berhubungan dengan menyempitnya arteri kecil pada penis yang
menyebabkan aliran darah menuju penis berkurang. Penyebab menyempitnya arteri
adalah ateroma, yaitu lapisan lemak atau plak. Faktor risiko terjadinya ateroma
adalah merokokyang dapat meningkatkan risiko tumbuhnya ateroma sebanyak dua
kali, tekanan darah tinggi, overweight, hiperkolesterolemia, inaktivitas, diet salah,
alkohol, dan diabetes (Knott, 2013).
Disfungsi ereksi adalah saat seorang laki-laki dewasa tidak bisa ereksi
atau tidak dapat mempertahankan ereksi saat hubungan seksual(Schwartz dan
Kloner, 2011).Salah satu penyebab DE paling umum adalah penyakit pembuluh
darah, yaitu adanya disfungsi endotel, meskipun tanpa stenosis arteri yang
bermakna, serta aterosklerosis dengan stenosis pembuluh darah yang bermakna.
Faktor risiko yang menyebabkan disfungsi endotel dan aterosklerosis pada
pembuluh darah penis, sama dengan faktor risiko yang berpengaruh pada arteri
koronaria, yaitu merokok, lipid abnormal, hipertensi, dan diabetes (Kloner dan
Speakman, 2002). Penyebab Disfungsi ereksi (DE) adalah faktor fisik, faktor
psikologi, atau gabungan dari keduanya (Wespes et al., 2013). Patofisiologi
terjadinya DE dapat berupa vaskulogenik, neurogenik, masalah anatomi, hormonal,
akibat obat-obatan, dan/atau psikogenik (Wespes et al., 2013).
2 .5 Nitric Oxide
34
Nitric Oxide (NO) merupakan gas yang tidak berwarna dan merupakan
regulator biologi penting serta menjadi komponen yang fundamental dalam bidang
neurologi, fisiologi, dan imunologi. NO pertama ditemukan pada tahun 1772 oleh
Joseph Pristley yang dinamakan ‘nitrous air’. Saat itu NO dikenal sebagai gas
beracun dan polutan udara sampai dengan tahun 1987, saat diketahui zat NO secara
natural diproduksi oleh tubuh manusia yang berperan sebagai regulator tekanan
darah dan pelindung dari berbagai penyakit kardiovaskular.Peran kardioprotektif
dari NO meliputi regulasi tekanan darah dan tonus vaskular, inhibisi agregasi
platelet dan adesi leukosit untuk mencegah proliferasi otot polos. Apabila terjadi
penurunan biovailabilitas NO akan menyebabkan perkembangan berbagai penyakit
kardiovaskular (Omer et al., 2012).
Terdapat lima kofaktor yang terlibat dalam proses pembentukan NO yaitu
FMN (Flavin Mononucleotide), FAD (Flavin Adenine Dinucleotide), heme,
calmodulin, dan BH4 (tetrahydrobiopterin). Terdapat tiga isoform NOS (Nitric
Oxide Synthase) berdasarkan aktivitasnya yaitu nNOS (neuronal NOS), iNOS
(inducible NOS), dan eNOS (endothelial NOS). Beberapa ilmuwan menyebut
sebagai NOS1 untuk nNOS, NOS2 untuk iNOS, dan NOS3 untuk eNOS. Dapat
juga dibagi menjadi cNOS (constitutive NOS) yaitu NOS tergantung kalsium dan
inducibleNOS yaitu NOS tidak tergantung kalsium yang muncul setelah ada
paparan sitokin. Dengan adanya kalsium intraselular yang merangsang produksi
Calmodulin (Calcium Modulated Protein) yang terikat pada eNOS dan nNOS maka
enzim tersebut membentuk NO (Jerca et al., 2002).
35
Nitric Oxide adalah molekul binary dengan formula kimia NO, merupakan
radikal bebas yang dihasilkan secara natural bersamaan dengan letupan listrik saat
terjadinya petir. NO berperan dalam proses inflamasi. NO juga berpotensi sebagai
obat antiangina dalam perannya sebagai vasodilator, membantu menghilangkan
rasa nyeri pada angina dengan menurunkan kerja jantung. Obat NO menurunkan
tekanan arteri dan tekanan pengisian ventrikel kiri dengan vasodilatasi vena (Jerca
et al., 2002).
Nitric Oxide selain berperan sebagai vasodilator, juga berperan dalam sistem
imun, sistem saraf, inflamasi, dan aliran darah. NO diproduksi oleh banyak sel yang
mempunyai peran dalam respon imun. Sebagai contoh, makrofag yang teraktivasi
sitokin dapat memproduksi NO dalam jumlah besar yang ikut berperan dalam
membunuh sel target seperti tumor dan bakteri. NO berperan sebagai mediator
dalam proses inflamasi dimana NO meningkatkan enzim cyclooxygenase (COX)
yang memiliki efek meningkatkan produksi eicosanoid proinflamasi. NO juga
berperan dalam sistem saraf sebagai neurotransmitter dalam otak dan sestem saraf
perifer yang juga ikut serta dalam proses regulasi apoptosis di neuron. Selanjutnya,
NO berperan dalam relaksasi otot polos pada dinding arteriol.Sel endotel kompleks
yang melapisi pembuluh darah melepaskan NO setiap tekanan sistolik, yang
kemudian berdifusi memasuki sel otot polos sehingga darah dapat lewat dengan
lancar (Jerca et al., 2002).
Nitric Oxide merupakan molekul signaling fundamental yang fungsinya
mengatur fungsi selular, tetapi juga merupakan mediator kerusakan selular dalam
berbagai macam kondisi. Nitric Oxide terlibat dalam jalur anti- dan pro-apoptotik
36
bergantung dari kondisi dan tipe sel. Dalam konsentrasi tinggi NO menginduksi
kematian sel saat cedera iskemi atau penyakit neurodegeneratif. Fungsi sitotoksik
NO adalah dalam bentuk peroksinitrit (ONOO-) yang dihasilkan dari reaksi difusi
antara NO dengan radikal bebas lain (Wiley, 2007). Peroksinitrit berinteraksi
dengan protein dan lipid, merubah sinyal selular, mengganggu fungsi mitokondria,
dan merusak DNA yang akan menyebabkan disfungsi selular dan/atau kematian
(Stasch et al., 2011). Reaksi ini menyebabkan cedera oksidatif dan kemudian terjadi
nekrosis dan apoptosis sel. Peroksinitrit terlibat dalam kondisi patogenik seperti
stroke, infark miokard, penyakit inflamasi kronik, kanker, dan kelainan
neurodegeneratif (Wiley, 2007).
Dalam konsentrasi rendah, NO berperan sebagai sitoprotektif pada sel saraf.
Efek neuroprotektif NO adalah melalui jalur cGMP/protein kinase G (PKG).
Mekanisme anti-apoptosis melalui jalur PKG memiliki implikasi terapeutik (Wiley,
2007). Dalam sistem biologi yang berbeda, besarnya kadar NO bisa bervariatif
tergantung kebutuhan yang akan mengakibatkan reaktivitas kimia yang beragam.
Reaksi NO dengan berbagai molekul dalam cairan biologik antara lain :
NO + O 2 –
ONO 2 – + H+
NO 3 – + H+
2NO + O 2
 N2O4 + H2O
 NO2- + NO3-
NO + NO2
N2O3 + H2O
 2NO2-
37
NO yang disekresi oleh sel endotel dengan cepat dioksidasi membentuk nitrit
(NO2-), kemudian berikatan dengan hemoglobin membentuk nitrat (NO3-). Kadar
nitrat dan nitrit relatif stabil di dalam darah, sehingga total kadar nitrat dan nitrit
dipakai sebagai indikator sintesis NO tubuh (Lundberg dan Weitzberg, 2005). NO
bersifat volatil dan memiliki half-life pendek (T½ = 4 detik). Nitrat dan nitrit
merupakan end product dari NO dan bersifat stabil, maka pengukurannya dapat
dipakai untuk menentukan kadar NO (Mirza et al., 2001). Nitrat memiliki halflife230 menit dalam plasma darah (Tsuchiya et al., 2001) sedangkan nitrit memiliki
half-life 1 sampai 5 menit (Lundberg dan Weitzberg, 2005). Pengukuran NO
didapat dari konsentrasi nitrat dibagi dengan nitrit (Berkels et al., 2004)
2.5.1 Peran Nitric Oxide pada Otot Polos
Nitric Oxide dikeluarkan oleh sel saraf, ujung saraf sensoris, endotelial di
corpora cavernosa penis. NO dibentuk dari berbagai kelompok enzim NOS (Nitric
Oxide Synthase) dari asam amino L-arginin di dalam sel endotelial. Neuron
nonadrenergik dan nonkolinergik (NANC) juga melepaskan NO (Evgenov et al.,
2006).
38
Gambar 2.11 Peran Penting NO Pada Proses Ereksi (Klabunde, 2008)
NO akan mengaktifkan Guanylyl Cyclase (GC) sebagai reseptor NO yaitu
enzim yang mengkatalisis GTP (Guanosine Triphosphate) menjadi cGMP (3’,5’cyclic
Guanosine
Monophosphate).
Cyclic
GMP
adalah
suatu
second
messengerakan mengatur aktivitas channel kalsium serta protein kontraktil
intraseluler yang mengakibatkan relaksasi otot polos corpus cavernosum penismaka
terjadilah ereksi normal.Dikatakan cGMP bekerja mengaktivasi Protein Kinase G
(PKG) menyebabkan fosforilasi MLCP (Myosin Light Chain Phosphatase).
Inaktivasi MLC-kinase akan menyebabkan defosforilasi MLC, menyebabkan
relaksasi otot polos (Jerca et al., 2002). Apabila tidak diperlukan, cGMP akan
diubah oleh PDE5 (Phosphodiesterase thype 5) menjadi GMP yang tidak aktif
(Evgenov et al., 2006).
2.5.2 Efek Stress Oksidatif terhadap Otot Polos
Pada kondisi stres oksidatif seperti pada kondisi gagal jantung, hipertensi
pulmonar dan sistemik, aterosklerosis, dan iskemia/reperfusion injury, terjadi
39
gangguan signal NO dengan cGMP yang diakibatkan oleh perubahan kondisi heme
prostetik pada soluble Guanylyl Cyclase(sGC) dari tereduksi menjadi teroksidasi,
yaitu dari ferrous menjadi ferric. Hal ini menyebabkan ikatan heme pada sGC
menjadi lemah (oxidized heme-free sGC) sehingga enzim menjadi tidak responsif
terhadap NO. Bila terdapat kadar oxidized heme-free sGC yang tinggi, maka dapat
terjadi hilangnya respon relaksasi otot polos terhadap NO dan usia hidup menurun.
Terdapat dua kategori sGC berdasarkan cara kerjanya yaitu stimulator sGC dan
aktivator sGC. Stimulator sGC dapat meningkatkan aktivitas sGC bila tidak ada NO
tetapi tetap tergantung pada kondisi heme prostetik dalam keadaan tereduksi
(ferrous). Sebaliknya, aktivator sGC akan mengaktifkan sGC saat kondisi hemefree sGC (Stasch et al., 2011).
Gambar 2.12 Hubungan Kondisi Stress Oksidatif Terhadap Soluble Guanylyl
Cyclase (sGC), NO, dan Relaksasi Otot Polos (Stasch et al., 2011)
40
2.6
Antioksidan
Pengobatan anti aging merupakan aplikasi dari berbagai pengobatan yang
dapat membantu dalam deteksi awal, pencegahan, pengobatan, atau pemulihan
kembali dari disfungsi dan penyakit yang berkaitan dengan penuaan, yang dapat
meningkatkan kualitas dan memperpanjang kuantitas dari umur manusia. Kondisi
yang ideal adalah mencakup golden triangle yaitu adanya keseimbangan oksidatif
antara oksidan, antioksidan, dan biomolekul, serta latihan fisik yang disesuaikan
pada tiap individu (Fusco et al., 2007).
Antioksidan dapat mencegah kerusakan oksidatif akibat radikal bebas
sehingga usia hidup dapat diperpanjang. Organisme sendiri akan mengadakan
sistem pertahanan secara primer untuk melindungi dirinya sendiri dari toksisitas
radikal bebas dengan menghasilkan komponen antioksidan seperti Superoksida
Dismutase (SOD), katalase, Glutation Peroksidase (GPx), Glutation (GSH),
protein, dan antioksidan dengan berat molekul lebih kecil seperti asam urat,
coenzim Q, dan asam lipoic.Tubuh juga akan melakukan pertahanan sekunder yaitu
menghasilkan enzim lipolitik (Fosfolipase A2), sistem proteolitik (proteinase dan
peptidase), dan mengadakan sistem perbaikan DNA dan RNA (endonuklease dan
eksonuklease) untuk membuang atau memperbaiki produk hasil kerusakan akibat
radikal bebas (Poljsak et al., 2013).
Buah manggis, wolfberry, goji, dan delima (pomegranate) mengandung
antioksidan yang tinggi menurut pengukuran Oxygen Radical Absorption Capacity
(ORAC). Tes ORAC adalah tes untuk mengukur potensi antioksidan total dari
41
makanan dan suplemen nutrisi per 100 gram sampel. Seluruh tes ORAC dilakukan
di Brunswick Laboratories di bawah naungan United State Department of
Agriculture (USDA). Dalam buah manggis mengandung 500 mg antioksidan, buah
goji 500 mg dengan 40% polisakarida, dan delima mengandung 500 mg ellagitannin
(Barron, 2008).
2.6.1 Polifenol
Polifenol adalah salah satu komponen non-nutrient yang banyak
ditemukan pada buah, sayuran, sereal, coklat, kacang-kacangan kering, dan
minuman. Buah-buahan seperti anggur, apel, pir, cherry, dan berry mengandung
kurang lebih 200-300 mg polifenol per 100 gram takaran buah segar. Satu gelas
anggur merah atau segelas teh atau kopi mengandung sekitar 100 mg
polifenol.Polifenol yang terkandung dalam makanan dapat memberikan rasa pahit,
warna, rasa, dan bau yang khas. Kandungan antioksidan dalam polifenol adalah
sangat besar bisa mencapai 1g/d, lebih tinggi dari kandungan yang terdapat dalam
fitokimia yang lain. Sebagai contoh, adalah 10 kali lebih tinggi daripada Vitamin C
dan 100 kali lebih tinggi daripada mengkonsumsi Vitamin E dan karotenoid
(Scalbert et al., 2005)
Gambar 2.13 Bentuk Molekul Polifenol (Bohn, 2014)
42
Lebih dari 8.000 komponen polifenol telah diidentifikasi pada
berbagai spesies tanaman.Struktur kimia untuk setiap klasifikasi polifenol berbeda
tergantung dari jumlah cincin fenol yang terikat.Kategori polifenol terbagi menjadi
flavonoid dan non-flavonoid.Golongan flavonoid terbagi lagi menjadi flavonols,
flavon, isoflavon, sedangkan stilbenes dan asam phenolic termasuk dalam golongan
non-flavonoid (Bohn, 2014).
Tabel 2.1Polifenol (Bohn, 2014)
Kelas
Flavanoid
SubKelas
Flavonols, Dihidroflonols
Chalcones, Dihydrochalcones
Flavones
Flavanols
Flavanones
Anthocyanidin
Isoflavones
Tanin
Asam Phenolic
Anthraquinones
Chromones
Xanthone
Stilbenes
Lignans
Lignins
Coumarin,
isocoumarin
Lain-lain
Aurones
Flavanonols
Biflavanoids
Hydrolyzable
Condensed
Proanthocyanidins
Phlorotannins
Asam hydroxybenzoic
Asam Hydroxycinnamic
Kategori Umum
Kaempferol,
quercetin,
dihydroquercetin
Chalcone
Luteolin,
apingenin,
primuletin
Catechin,
gallocatechin,
epicatechin
Naringnin, hesperetin
Cyanidin,
malvidin,
delphidin
Genistein,
daidzein,
glycitein, equol
Aurone
Flavanonol
Amentoflavone
Asam tanin, ellagitannin,
punicalagin
Protocyanidin B2
Tetrafucol A
Asam gallic
Asam chlorogenic, asam
caffeic
Emodin
Chromone
Xanthone, @-mangostin
Resveratrol
Secoisolariciresinol,
sesamol, enterodiol
Coumarin
Curcumin, tyrosols
43
Bioavailabilitas adalah banyaknya nutrisi yang dapat dicerna,
diabsorbsi, dan melalui tahap metabolisme dengan jalur normal. Bioavailabilitas
setiap polifenol berbeda satu sama lain dan tidak ada hubungan antara jumlah
polifenol yang dikonsumsi dari makanan dengan bioavailabilitasnya dalam tubuh
manusia. Sebelum diabsorbsi tubuh, komponen polifenol melewati pre-hidrolisa
terlebih dahulu oleh enzim intestinal oleh koloni mikroflora usus. Polifenol akan
terkonjugasi dalam sel in, dan/attestinal dan kemudian terjadi metilasi, sulfasi
dan/atau glukoronidasi di hati. Bentuk yang beredar dalam darah dan jaringan
bentuknya akan berbeda sehingga sangat sulit mengidentifikasi metabolitnya dan
mengukur aktivitas biologisnya. Yang terpenting dalam untuk menentukan tingkat
dan laju absorbsi adalah struktur kimia polifenol, bukan dari konsentrasinya.Lokasi
absorbsi antar komponen polifenol juga berbeda, ada yang banyak diabsorbsi di
traktus gastro-intestinal, intestinal, atau bagian traktus digestivus lainnya (Bohn,
2014).
Banyak buah-buahan dan sayuran yang kaya polifenol seperti anggur,
teh, kelapa, dan kedelai telah banyak penelitian sebagai antioksidan dan agen
antihipertensi. Polifenol mengatur bioavailabilitas Nitric Oxide (NO) dalam
perannya sebagai vasodilator berpengaruh pada fungsi endotel sehingga
meringankan hipertensi (Galleano et al., 2010).
44
Gambar 2.14 Efek Polifenol Terhadap Endotel (Corti et al., 2009)
Nitric Oxide akan terlepas dari sel endotelial akibat rangsangan sirkulasi
darah atau substansi lain seperti asetikolin, bradikinin, atau serotonin. NO akan
disintesis oleh eNOS dari L-arginin dengan hadirnya kofaktor tetrahidrobiopterin
(BH4). Aktivasi ini terjadi akibat meningkatnya kadar Ca2+ atau fosforilasi eNOS
oleh Phosphoinositide 3-kinase (PI3-kinase). Polifenol juga menurunkan aktivitas
arginase vaskular dalam sel endotelial manusia in vitro, yang akan meningkatkan
kadar L-arginin. NO selain menyebabkan vasodilatasi, juga mencegah adesi dan
migrasi leukosit, proliferasi sel otot polos, serta agregasi dan adesi platelet.
Polifenol akan mengaktivasi Endothelium-Derived Hyperpolarizing Factor
(EDHF), meningkatkan pelepasan prostasiklin endotelial, atau menghambat sintesis
Endothelin-1 (ET). Polifenol juga secara langsung menghambat Angiotensin
Converting Enzyme (ACE) (Corti et al., 2009).
45
2.6.2 Punicalagin
Punicalagin adalah salah satu bentuk antioksidan ellagitannin (polifenol)
yang terdapat dalam buah delima selain asam ellagic, asam gallic, dan antosianin
dengan berat molekul 1084. Dua kandungan polifenol pada sari buah delima yang
terbanyak adalah punicalagin dan ellagitannin (Rojanathammanee et al., 2013;
Cerda et al., 2003). Punicalagin merupakan antioksidan poten yang dimetabolisme
menjadi asam ellagic dan urolitin yang juga merupakan antioksidan poten di bawah
punicalagin, setara dengan teh hijau dan minuman anggur merah (Kurtis, 2013).
Menurut penelitian yang dilakukan mengenai pemberian ekstrak buah
delima yang kaya akan punicalagin terhadap tikus yang mengalami aterosklerosis,
akan menurunkan aktivitas gen proatherogenesis yang sensitif terhadap oksidatif
yaitu gen ELK-1 dan faktor transkripsi p-CREB (phospho-cAMP Response
Element-Binding Protein), dan akan meningkatkan aktivitas eNOS (Endothelial
Nitric Oxide Synthase) dalam sel endotel. Pada penelitian ini dilakukan kultur sel
endotel manusia yang kemudian ditempatkan pada area aterosklerosis dalam tikus
yang hiperkolesterolemia (in vivo dan in vitro). Efek dari antioksidan ini
menurunkan pertumbuhan aterosklerosis dan level isoproston (mediator inflamasi)
serta meningkatkan nitrat (Nigris et al., 2007).
Pada penelitian lain, ellagitannin yang merupakan tannin terhidrolisa
mempunyai efek melepaskan Nitric Oxide (NO), Tumor Necrosis Factor Alpha
(TNF-α), dan Interferon (IFN), serta memiliki efek anti-leishmanial (Leishmania
donovani) (Kolodziej et al., 2001). Pada mencit hiperlipidemia yang diberikan diet
46
tinggi karbohidrat dan lemak, diberikan ekstrak buah delima merah sebesar 1600
mg / kg / hari, 3x/hari selama 15, 30, dan 45 hari (Anggraeni, 2013).
Gambar 2.15 Bentuk Molekular Punicalagin, Asam Gallagic, Asam Ellagic,
Dihydroxy-6H-dibenzo(b,d)pyran-6-one (Cerda et al., 2003)
Pada asupan harian punicalagin berkisar sekitar 0,6 sampai 1,2 gram, sekitar
3-6% punicalagin diekskresi sebagai metabolit di feces dan urin. Dalam feces,
punicalagin berubah menjadi produk hidrolisis dan sebagian dimetabolisme oleh
mikroflora menjadi derivat 6H-dibenzo(b,d)pyran-6-one (urolithin). Dalam plasma,
konsentrasi punicalagin yang terdeteksi adalah sekitar 30µg/ml dan glukuronida
derivat metil eter dari asam ellagic juga terdeteksi. Dalam beberapa minggu setelah
pemberian, 6H-dibenzo(b,d)pyran-6-one juga terdeteksi dalam plasma. Dalam urin,
metabolit utama adalah derivat 6H-dibenzo(b,d)pyran-6-one sebagai aglikon atau
glukuronida (Cerda et al., 2003)
47
Kandungan polifenol pada buah delima dikatakan tinggi yaitu ≥2
gram/L. Pemberian dosis tinggi punicalagin yaitu sebesar 6% kandungan diet
selama 37 hari tidak mengakibatkan efek toksik. Ada lima metabolit punicalagin
yang ditemukan dalam hati dan ginjal tikus, yaitu dua derivat asam ellagic, asam
gallagic, glukuronida 3,8-dihidroksi-6H-dibenzo(b,d)pyran-6-one, dan 3,8, 10trihidroksi-6H-dibenzo(b,d)pyran-6-one (Cerda et al., 2003).
Kandungan polifenol buah delima merah yang diperiksa di UPT
Laboratorium Kimia Analitik Universitas Udayana adalah 1,56 mg/ml (Lampiran
3).
2.7
Delima
Buah delima (Punica granatum) atau sering disebut juga sebagai
pomegranate (bahasa Inggris) adalah tanaman buah-buahan yang dapat tumbuh
hingga 5-8 m. Tanaman ini merupakan tumbuhan asli Persia dan daerah Himalaya
di India Selatan. Delima diperkirakan berasal dari Iran, namun telah lama
dikembangbiakkan di daerah Mediterania. Konon tanaman ini bisa sampai ke
Indonesia karena dibawa para pedagang dari Persia pada tahun 1416. Delima
mempunyai nama berbeda di beberapa daerah di Indonesia, antara lain disebut
delima oleh Melayu di Sumatera, glima (Aceh), glineu mekah (Gayo), dhalima
(Madura), gangsalan (Jawa), dalima (Sunda), teliman (Sasak), lele kase dan rumu
dari Timor (Heber dan Schulman, 2006).
Tabel 2.2 Klasifikasi Ilmiah Tanaman BuahDelima
48
(Bhowmik et al., 2013)
Kingdom
Plantae – Plants
Sub-Kingdom
Tracheobionta - Vascular Plants
Superdivisi
Spermatophyta - Seed plants
Divisi
Magnoliophyta - Flowering plants
Kelas
Magnoliopsida – Dikotiledon
Sub-kelas
Rosidae
Ordo
Myrtales
Famili
Punicaceae - Pomegranate family
Genus
Punica L. – pomegranate
Spesies
Punica granatum L. – pomegranate
Sinonim
Punica malus
Gambar 2.16 Buah Delima Merah (Somavanshi, 2014)
Ada tiga jenis delima yang tersebar di Indonesia, dikelompokkan berdasarkan
warna buahnya yaitu delima putih, delima merah, dan delima ungu/hitam. Dari
ketiga jenis itu yang paling terkenal adalah delima merah.
49
I.
Buah delima putih
Buah delima ini mempunyai biji berwarna putih dan rasanya lebih sepat
dibandingan jenis delima yang lain karena kandungan Tanin yang lebih
banyak. Sudah agak jarang ditemukan.
II.
Buah delima merah
Delima merah memiliki biji yang banyak dan berwarna merah dijadikan
salah satu buah wajib dalam menyambut Tahun Baru Imlek bagi
masyarakat Cina.
III.
Buah delima ungu/hitam
Tanaman ini seringkali ditanam di pekarangan rumah sebagai tanaman
hias.
Kandungan fitokimia terbesar pada delima adalah polifenol yang terdapat
pada buahnya. Polifenol pada delima meliputi flavonoid (flavonol, flavanol, dan
antosianin), tannin terkondensasi (protoantosianidin), dan tannin terhidrolisa
(ellagitannin yaitu punicalagin dan gallotannin). Pada kulit delima ditemukan
flavonoid (flavonol) seperti luteolin, quercetin, dan kaempferol, serta pada kulit biji
terdapat antosianin (Li dan Yang, 2006).
Bioaktivitas dari fitokimia buah delima antara lain adalah antioksidan dan
agen antiaterogenik. Antioksidan pada delima dikatakan dapat menghambat enzim
Angiotensin Converting Enzyme (ACE) yang berperan pada hipertensi. Penelitian
secara in vitro dan in vivo yaitu pada sel endotel koronaria yang dibiakkan pada
tikus hiperkolesterolemia akan menurunkan aktivasi faktor transkripsi ELK-1 dan
p-JUN serta meningkatkan ekspresi eNOS, efek ini berhubungan dengan aktivitas
50
aterogenik. Penelitian lain menggunakan delima dengan minuman anggur dapat
menghambat Tumor Necrosis Factor α (TNF –α) dan aktivasi Nuclear Factor
KappaB (NF-КB) pada sel endotel vaskular (Barron, 2008).
Sari buah delima dikatakan efektif dalam menurunkan faktor risiko penyakit
jantung, oksidasi LDL, status oksidatif oleh makrofag, dan formasi sel foam. Pada
tikus, oksidasi LDL oleh makrofag peritoneal dapat diturunkan hingga 90% setelah
mengkonsumsi sari buah delima.Sari buah delima juga dikatakan dapat
melemahkan sinyal kimia yang merangsang terjadinya metastasis kanker prostat
menuju tulang. Dalam pengobatan tradisional kulit buah dan kulit pohon delima
dipakai sebagai obat diare, disentri, dan parasit usus.Biji dan air buah delima
digunakan untuk pengobatan jantung, kerongkongan, mata, dan juga untuk
menghentikan perdarahan hidung serta gusi, mencerahkan kulit, mengencangkan
payudara, dan hemorrhoid.
Biji
delima
mencegah
pembekuan
trombosit
sehingga mencegah terbentuknya klot di jantung dan arteri (Bhowmik, 2013).
Tabel 2.3 Kandungan Delima per 100 gram Takar (Bhowmik, 2013)
Kandungan
Air
Kalsium
Protein
Fosfor
Lemak
Kadar
78,00%
10 mg
1,60%
70 mg
0,10%
51
Besi
Mineral
Vitamin C
Karbohidrat
Vitamin B Kompleks
Serat
Kalori
0,3 mg
0,70%
16 mg
14,50%
Sedikit
5,10%
65
Kandungan kimia dalam buah delima diantaranya adalahicosanoic, linoleat,
oleat, palmitat, punicic, asam stearat, asam sitrat, asama malic, fenol seperti asam
gallic, asam protocatechuic, asama klorogenik, asam caffeic, asam ferulic, asam odan p-coumaric, katekin, phloridzin, dan quercetin. Delima banyak mengandung
antioksidan polifenol seperti asam ellagic, antosianin, dan punicalagin (Pandey dan
Rizvi, 2009).
2.8
Mencit (Mus musculus)
52
Gambar 2.17 Mencit Mus musculus galur BALB/c
(Shiroishi dan Morita, 2009)
Mencit yang digunakan di Universitas Udayana Denpasar adalah
jenis mencit (Mus musculus) dengan strain BALB/c dengan warna kulit
albino.
Klasifikasi ilmiah mencit adalah :
Kingdom
: Animalia
Phylum
: Chordata
Kelas
: Mammalia
Ordo
: Rodentia
Famili
: Muridae
Subfamili
: Murinae
Genus
: Mus
Subgenus
: Mus
Spesies
: Mus musculus
53
Subspesies
:
- Mus musculus bactrianus
- Mus musculus castaneus
- Mus musculus domesticus
- Mus musculus gentilulus
- Mus musculus musculus
Mencitjantan dewasa memiliki berat badan 20 - 40 gram dan mencit betina
dewasa memiliki berat badan 20 – 35 gram dengan masa hidup 2 – 3 tahun.Mencit
ditempatkan di lingkungan yang terkontrol dengan sistem HVAC (heating,
Ventilating, Air conditioning) untuk mengatur ventilasi, suhu, dan kelembabannya.
Suhu adalah sekitar 24 ± 2°C, kelembaban relatif sekitar 55 ± 10%, pergantian
udara per jam adalah 10 – 15 ACH (Air Change per Hour), dan perbandingan
pemberian cahaya terang berbanding gelap adalah 12 jam : 12 jam. Mencit sensitif
suara sehingga level suara diberikan sekitar <85 desibel.Data biologi lainnya adalah
usia kawin mencit jantan 7 – 8 minggu (25 – 30 gram) dan betina 6 – 8 minggu (20
– 25 gram). Usia reproduktif adalah 8 – 12 bulan.Konsumsi makanan adalah 3 – 6
gram/hewan/hari (dewasa). Konsumsi air sekitar 8 – 10 ml/hewan/hari (dewasa)
(Anonim, 2014).
54