BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Latihan fisik yang

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
Universitas Sumatera Utara
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 (O2-), radikal hidroksil (OH•), dan hidrogen peroksida (H2O2) (Birben et
al, 2012). Umumnya 2-5% dari oksigen yang digunakan mitokondria akan
membentuk radikal bebas (Urso dan Clarkson, 2003).
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
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 H2O2 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
Universitas Sumatera Utara
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 (O2-),
singlet oksigen (1O2), peroksida (ROO-), hidrogen peroksida (H2O2), 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).
Universitas Sumatera Utara
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.
Universitas Sumatera Utara
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.
Universitas Sumatera Utara
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.
Universitas Sumatera Utara