METABOLIT SEKUNDER DARI SPONS SEBAGAI

sumber:www.oseanografi.lipi.go.id
Oseana, Volume XXVIII, Nomor 3, 2003 : 27-33
ISSN 0216-1877
METABOLIT SEKUNDER DARI SPONS
SEBAGAI BAHAN OBAT-OBATAN
Oleh
Tutik Murniasih 1)
ABSTRACT
SECONDARY METABOLITES PRODUCED BY SPONGES FOR
PHARMACEU-TICALS. Secondary metabolites produced by sponges are not
only used for self-defense, but also have a width variety of function for
pharmaceuticals. Isolation of bioactive compounds derived from sponges with
chromatographic is the most accurate method to obtain a new role of bioactive
chemical structure. Investigations of bioactive compound from sponges' secondary
metabolites have successes to produce antimicrobial, anticancer, antiviral,
antiepileptic, and gastric antacid lead compounds.
Hasil metabolisme sekunder ini mempunyai
keaktifan sebagai antimikroba, antivirus,
antikanker yang sangat berguna sebagai bahan
baku obat.
Metabolit sekunder adalah senyawasenyawa hasil biosintetik turunan dari
metabolit primer yang umumnya diproduksi
oleh organisme yang berguna untuk
pertahanan diri dari lingkungan maupun dari
serangan organisme lain. Sedangkan substansi
yang dihasilkan oleh organisme melalui
metabolisme dasar, digunakan untuk
pertumbuhan dan perkembangan organisme
yang bersangkutan disebut dengan metabolit
primer. Hasil metabolit sekunder dari spons
merupakan produk alam yang potensial
sebagai bahan baku obat. Perbedaan kondisi
lingkungan seperti tingginya kekuatan ionik
pada air laut, intensitas cahaya yang kecil,
PENDAHULUAN
Penelitian bahan bioaktif dari organisme
laut beberapa tahun terakhir sangat gencar
dilakukan, baik didalam maupun diluar negeri.
Substansi bioaktif, terutama terdapat pada
biota laut yang tidak bertulang belakang
(avertebrae) seperti spons, koral dan tunicate.
Biota-biota tersebut mengandung senyawa
aktif yang lebih banyak dibanding algae dan
tumbuhan darat. Diantara biota laut tak
bertulang belakang tersebut, spons menduduki
tempat teratas sebagai sumber substansi aktif
(PROKSCH, 1998). Berbagai macam senyawa
telah berhasil diisolasi dari biota ini diantaranya
adalah alkaloid, terpenoid, acetogenin,
senyawa nitrogen, halida siklik, peptide siklik
dan lain-lain. Senyawa-senyawa ini merupakan
hasil metabolisme sekunder dari biota spons.
27
Oseana, Volume XXVIII no. 3, 2003
sumber:www.oseanografi.lipi.go.id
rendahnya temperature, tekanan dan struktur
tubuh yang berbeda dengan organisme darat
memungkinkan spons menghasilkan metabolit
yang mempunyai struktur kimia yang spesifik
dan bervariasi hal ini sangat berpengaruh
terhadap bioktivitasnya (MOTOMASA, 1998).
Spons (porifera) merupakan biota laut
multi sel yang fungsi jaringan dan organnya
sangat sederhana. Habitat spons umumnya
adalah menempel pada pasir, batu-batuan dan
karang-karang mati. Biota laut ini dikenal
dengan "filter feeders", yaitu mencari makanan
dengan mengisap dan menyaring air melalui
sel cambuk dan memompakan air keluar melalui
oskulum. Partikel-partikel makanan seperti
bakteri, mikroalga dan detritus terbawa oleh
aliran air ini (AMIR, 1996). Habitat spons yang
melekat pada pasir atau bebatuan
menyebabkan hewan ini sulit untuk bergerak.
Untuk mempertahankan diri dari serangan
predator dan infeksi bakteri pathogen, spons
mengembangkan system "biodefense" yaitu
dengan menghasilkan zat racun dari dalam
tubuhnya, zat ini umumnya dapat dimanfaatkan
sebagai bahan farmasi (MOTOMASA, 1998).
Indonesia mempunyai banyak
keanekaragaman jenis spons, dan berdasarkan
ekspedisi Snellius-II terdapat 830 ditemukan
dari perairan Indonesia Timur (VAN SOEST,
1989). Kekayaan jenis spons yang sangat
potensial ini belum banyak dimanfaatkan oleh
masyarakat Indonesia. Untuk memberi nilai
tambah terhadap biota tersebut beberapa
penelitian telah dilakukan baik oleh institusi
pemerintah maupun perguruan tinggi. Perlunya
penelitian pencarian bahan aktif dari hasil
metabolisme sekunder dari biota-biota laut
selain tersebut di atas adalah untuk
mendapatkan sumber bahan baku obat-obatan
dari biota laut.
isolasi dengan metode pemisahan senyawa
organik. Isolasi metabolit sekunder dari biota
laut ini dilakukan dengan beberapa tahap,
diantaranya adalah ekstraksi senyawa
menggunakan pelarut organik. Sampel
dihaluskan dan dimaserasi (perendaman pada
suhu rendah) atau dengan sokletasi (ekstraksi
suhu tinggi). Pelarut organik yang biasa
digunakan dalam isolasi biota laut adalah yang
bersifat polar seperti metanol, etanol dan etil
asetat. Hal ini sangat berhubungan dengan
sifat kepolaran senyawa yang akan diisolasi.
Struktur kimia beberapa senyawa aktif yang
diisolasi dari biota ini mempunyai gugus polar,
menyebabkan senyawa-senyawa tersebut larut
dalam pelarut polar. Selain itu, dengan
menggunakan pelarut polar senyawa nonpolar dan polar yang terkandung dalam sample
akan ikut terlarut.
Tahap kedua adalah dengan ekstraksi
partisi pelarut. Ekstraksi partisi ini dimaksudkan
untuk memisahkan senyawa-senyawa nonpolar dengan senyawa polar yang terdapat
dalam ekstrak kasar. Ekstraksi partisi dilakukan
dengan mencampurkan dua pelarut yang tidak
bercampur kedalam corong pisah. Ekstrak kasar
akan terdistribusi kedalam dua pelarut sesuai
dengan kepolarannya.
Tahap selanjutnya adalah pemisahan
senyawa organik menggunakan metode
kromatografi. Metode kromatografi adalah
pemisahan berdasarkan distribusi senyawa
dalam fase gerak dan fase diam. Metode
kromatografi yang umum dilakukan dalam
pemisahan senyawa pada biota laut adalah
kromatografi kolom, kromatografi lapis tipis dan
kromatografi cair kinerja tinggi. Kromatografi
kolom dilakukan dengan fase diam antara lain
silika gel dan oktadesil silana dengan fase gerak
bertingkat kepolarannya mulai dari heksana,
etil asetat, kloroform, diklorometan, methanol
dan air. Tahap pemisahan sekaligus pemurnian
senyawa dilakukan dengan kromatografi cair
kinerja tinggi, kolom yang biasa digunakan
untuk isolasi senyawa biota laut diantaranya
ISOLASI SUBSTANSI AKTIF
Untuk mendapatkan metabolit sekunder
dari biota laut khususnya spons dilakukan
28
Oseana, Volume XXVIII no. 3, 2003
sumber:www.oseanografi.lipi.go.id
ini dimanfaatkan dalam farmakologi sebagai
obat terhadap penyakit yang umumnya
disebabkan oleh mikroorganisme seperti
bakteri, yeast dan jamur. Beberapa senyawa
antimikroba yang telah diisolasi dari biota
spons diantaranya adalah :
adalah kolom ODS dan Mightysil RP 18.
Pemisahan dengan kromatografi cair kinerja
tinggi akan menghasilkan isolat-isolat senyawa
tunggal untuk kemudian diuji bioaktivitasnya
dan diidentifikasi struktur kimianya.
Uji bioaktivitas antimikroba dan
antijamur yang dilakukan dilaboratorium
produk alam laut menggunakan metode difusi
agar, dengan bioindikator bakteri Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis dan Vibrio eltor.
Daya penghambatan ditunjukkan dengan
permukaan bening pada radius kertas cakram
yang ditetesi sample.
Identifikasi struktur kimia senyawa aktif
dilakukan dengan metode spektroskopi massa
dan NMR. Spektroskopi massa digunakan
untuk menentukan bobot molekul dan massa
fragmentasi ion molekulnya. Pada dekade
terakhir sepektroskopi 2D-NMR inti 13C dan 1H
sangat luas penggunaannya, karena sangat
efektif dalam penentuan struktur kimia senyawa
aktif. Multidimensi NMR inti karbon dan proton sangat mempermudah penentuan struktur
kimia, karena mampu mendeteksi bentuk
kerangka karbon berikut atom yang berikatan
dengan inti karbon.
a) Aeroplysinin-1 yang diisolasi dari
spons jenis Aplysina aerophoba.
Senyawa
aeroplysinin-1
dapat
menghambat
pertumbuhan
bakteri
Vibrio micrococcus atau Alteromonas
sp (TEE YAP ANT et al. 1993).
Berikut di bawah ini adalah struktur
kimia dari senyawa aeroplysinin.
MeO
b) Strongylophorines diisolasi dari spons
Strongylophora durissina yang ditemukan
di Papua New Guinea. Senyawa
meroditerpenoid ini aktif menghambat
bakteri Salmonella typhii dan Micrococcus luteus dengan zone diameter hambat
bakteri 7-9 mm pada konsentrasi 100μg/disk
(BALBIN et al. 1998). Berikut di bawah
ini
adalah
struktur
dari
senyawa
Strongylophorine 2 dan Stronggyloporine 3.
SUBSTANSI AKTIF YANG DIISOLASI
DARI SPONS
Penelitian senyawa aktif dari hasil
metabolisme sekunder biota spons telah
menghasilkan beberapa senyawa obat, antara
lain adalah antimikroba, antikanker, anti virus
dan lain-lain. Berikut adalah beberapa senyawa
aktif dari biota spons yang berpotensi sebagai
bahan farmasi.
c) Chromodorolide A adalah senyawa
diterpene yang mempunyai kerangka
karbon yang berbeda dengan senyawa
diterpen sebelumnya. Senyawa ini
mempunyai aktivitas antimikroba dan
sitotoksik. Chromodorolide tidak disintesa
dalam tubuh spons, melainkan berasal dari
1. Senyawa Antimikroba
Substansi antimikroba adalah senyawa
kimia yang dapat menghambat pertumbuhan
mikroorganisme tertentu. Sifat penghambatan
29
Oseana, Volume XXVIII no. 3, 2003
sumber:www.oseanografi.lipi.go.id
nudibranch (Chromodoris sp) yang
f) Oroidin adalah senyawa antibiotik
sikloheksadiena yang mempunyai fungsi
antiseptik seperti iodine tincture. Gambar
struktur kimia dari senyawa ini adalah
sebagai berikut:
dimakannya (CAPON & MACLEOD, 1987).
Berikut dibawah ini adalah struktur dari
Chromodorolide A.
g) Aaptamine dan Demethylaaptamine adalah
senyawa alkaloid yang mempunyai
keaktifan menghambat pertumbuhan
bakteri Staphylococcus aureus, Bacillus
subtilis dan Vibrio eltor. (RACHMANIAR
et al. 2001). Struktur kimia dari senyawa
aaptamine dapat dilihat pada gambar di
bawah ini.
d) Muqubilin, adalah senyawa peroksida siklik
norsesterpen yang diisolasi dari spons
Prianos sp. Organisme tersebut diambil dari
Teluk Eilat. Senyawa ini mempunyai
aktivitas sebagai antibiotik (ALBERICCI et al.
1979). Struktur kimia senyawa muqubilin
adalah sebagai berikut:
muqubilin ( 1 )
e) Sigmosceptrellin-A adalah senyawa
antimikroba peroksida siklik norsesterpen,
yang tidak berbentuk kristal, penentuan
strereokimia dari senyawa ini tidak dapat
dilakukan dengan sinar x. Senyawa ini
diisolasi dari spons jenis Sigmosceptrella
laevis yang berasal dari pantai utara Papua
New Guinea. (ALBERICCI et al. 1979).
Berikut dibawah ini adalah struktur kimia dari
Sigmosceptrellin-A.
h) Senyawa N-Amidino-4-bromo-pyrole-2carboxamide senyawa antibiotik yang
diisolasi dari spons jenis Agelas sp.
(INANAGA et al. 1974). Berikut dibawah
ini adalah gambar struktur kimia dari
senyawa tersebut di atas.
HO2C
30
Oseana, Volume XXVIII no. 3, 2003
sumber:www.oseanografi.lipi.go.id
b) Avarol dan avaron adalah senyawa yang
mempunyai keaktifan menghambat virus
HIV. Senyawa ini dapat menghambat
replikasi virus-HIV dan melindungi Tlymphoocytes dari infeksi virus (SARIN et
al. 1987). Berikut di bawah ini adalah
struktur kimia senyawa avarol (1) dan
avaron (2).
i) Senyawa
3,5-Dibromo-4hydroxyphenyl-acetamide
dan
4Acetamido-2,6-dibromo-4-hydroxycyclohexadienon. Kedua senyawa ini
mempunyai aktivitas sebagai antibiotik
diisolasi dari spons Verongia archeri
dan
Verongia
cauliformis
(BOTTICELLI,
1960).
Berikut
dibawah ini adalah gambar struktur
kimia dari kedua senyawa tersebut di
atas.
Br
Br Br
Br
c) Adociaquinon B diisolasi dari spons
Xestospongia sp., Senyawa ini aktif dalam
menghambat pertumbuhan sel tumor
manusia (Human Colon Tumor)
(SWERSEY, 1988). Berikut di bawah ini
adalah gambar struktur kimia dari senyawa
tersebut di atas.
2. Senyawa Antikanker
Beberapa senyawa yang berhasil
diisolasi dari biota spons telah terbukti
menghambat pertumbuhan sel kanker, berikut
adalah senyawa-senyawa antikanker yang
ditemukan:
a) Spongouridin dan spongothymidine,
adalah senyawa yang disintesa dari spons
Cryptotetis crypta yang mempunyai
keaktifan sitotoksik terhadap sel karsinoma
pada manusia. Senyawa ini merupakan
sebuah nukleosida yang berbeda dari
biasanya dan dapat berfungsi sebagai
terapi terhadap nukleosida virustatik AraA. Kedua senyawa ini merupakan zat aktif
terhadap virus harpes simplex. (BERGMAN
& FEENY. 1951). Dibawah ini adalah gambar
struktur kimia dari kedua senyawa tersebut
diatas
d) Bistratamide D diisolasi dari senyawa
Lissoclinum bistratum. Senyawa ini aktif
menghambat sel tumor HCT (Human Colon
Tumor) (CONCEPCION et al. 1995).
Berikut di bawah ini adalah gambar
struktur kimia dari senyawa tersebut.
31
Oseana, Volume XXVIII no. 3, 2003
sumber:www.oseanografi.lipi.go.id
d) Metionin, senyawa ini mempunyai keaktifan
sebagai lipotropic agent (BERGMANN &
STEMPIEN, 1957)
e) Makaluvamine N
Senyawa ini diisolasi dari Zyzzyafiiliginosa
dikumpulkan dari Filipina, mempunyai
keaktifan menghambat aktifitas katalitik
topoisomerase II. (FOSTER et al 1992).
Berikut di bawah ini adalah struktur kimia
dari senyawa makaluvamine N.
KESIMPULAN
Hasil metabolit sekunder dari beberapa
spons terbukti mengandung senyawasenyawa aktif sebagai "lead compound" dalam
pengembangan obat antibiotik, antikanker
antivirus dan Iain-lain. Hal ini membuktikan
bahwa spons sangat potensial dalam
pengembangan industri farmasi, mengingat
senyawa-senyawa aktif yang dihasilkan
mempunyai perbedaan dengan senyawa yang
dihasilkan oleh tumbuh-tumbuhan darat yang
selama ini merupakan sumber utama bahan
obat-obatan.
Salah satu masalah yang dihadapi dalam
pengembangan obat dari biota laut ini adalah
terbatasnya bahan baku yang tersedia di alam,
karena itu sangat perlu sekali untuk dilakukan
penelitian bioteknologi untuk budidaya spons.
Selain senyawa-senyawa yang
mempunyai keaktifan sebagai antimikroba dan
antikanker, beberapa senyawa dari spons dapat
digunakan juga sebagai "lead compound" obat
antasida, antiepileptic, lipotropik dan
hypotensif. Adapun gambar struktur kimia dari
senyawa tersebut adalah :
a) Glisin diisolasi dari spons Zoanthids,
senyawa ini mempunyai keaktifan sebagai
antasida. (CORMIER et al. 1973)
b) Asam Glutamat, senyawa ini mempunyai
keaktifan sebagai antiepileptic (CORMIER
et al. 1973)
DAFTAR PUSTAKA
AMIR, I. dan A. BUDIYANTO 1996. Mengenal
Spons Laut (Demospongiae) Secara Umum.
Oseana, XXI (2) : 15-31
c) N,N-Dimethylhistamine, diisolasi dari
spons Geodia gigas dan Ianthella sp.
Senyawa ini mempunyai keaktifan
sebagai hipotensif (CORMIERS et al.
1973).
ALBERICI, M., M. COLLART-LEMPEREUR,
J. C. BRAEKMAN, D. DALOZE, B.
TURSCH, J.P. DECLERCQ, G. GERMAN
and M. VAN MEERSSCHE 1979 in
Marine
Norterpene
Cyclic:
a
Stereochemical Paper Chase. Tet. Letts.
2687-2690.
32
Oseana, Volume XXVIII no. 3, 2003
sumber:www.oseanografi.lipi.go.id
BALBIN, M. 1998. A New Meroditerpenoid
Dimer from an Undiscribed Philippine Marine
Sponge of the Genus Strongylophora. Jurnal
Natural Product 61: 948-962.
MOTOMASA, K. 1998 Search for Biologically
Active Substances from Marine Sponges.
In: Prosiding Seminar Bioteknologi I (R. R.
eds.), Puslit Oseanologi LIPI, Jakarta.
BERGMANN, W. and R.J.FEENY1951. Contribution to the Study of Marine Sponges. The
Nucleosides of Sponges. J. Org. Chem.
16:981-987.
PROKSCH, P. 1998 Pharmacologically Active
Natural Product from Marine Invertebrates and
Associated
Microorganisms.
Prosiding
Seminar Bioteknologi I, Ed. Rachmaniar
dkk., Puslit Oseanologi LIPI, Jakarta.
BERGMANN, W. and T.E.STEMPIEN Jr. 1957.
Contributions to the Study of Marine Products
XLIII. The Nucleosides of Sponges V. The
Synthesis of Spongosine. J. Org. Chem. 16:
22,1575.
RACHMANIAR, R., T. MURNIASIH, A.
RASYID, F. UNTARI, 2001 Substansi
Bioaktif dari Spons Sebagai “Lead Compound" Antimikroba. Laporan Penelitian
Pusat Penelitian Oseanografi LIPI, Jakarta.
BOTTICELLI, C, F. HISAW Jr. and H. WOTIZ
1960. Estrogens and Progesterone in
The Sea Urchin Strongylocentrotus
franciscanus and Pecten hericius. Proc.
Soc. Exp. Biol. Med, 106, 887.
SARIN, P.S., D. SUN , A. THORNTON, and
W.E.G. MULLER 1987 Inhibition of Replication of The Etiologic Agent of Acquired
Immune Deficiency Syndrome (human Tlymphotropic
retrovirus/lymphaedenopathyassociated virus) by Avarol and Avarone." J.
Nat. Cancer Inst. 78: 663-666.
CAPON, J. and K. MACLEOD 1987 in Studies in
Natural Products Chemistry: Structure and
Chemistry. J. Nat. Product 50: 225-229.
CONCEPTION, G.P. 1995 in Bioinformatics and
Biotechnology. GeneSeas Asia inc., Manila
Philippines.
SWERSEY, J.C., 1988 in Biomedical Importance of
Marine Organisms D.G. Fautin, Ed., California
Academy of Sciences, San Francisco.
FOSTER, M.P., G. P. CONCEPCION, G.B.
CARAAN, CM. IRELAND, 1992 Study of
Sponges and Ascidians J.Org. Chem. 57:
6672-6675.
TEEYAPANT, R. and P. PROKSCH 1993.
Biotransformation of Brominated Compounds in The Marine Sponge Verongia
aerophoba Evidence for an Induced Chemical
Defence. Naturwissen-schafien 80, 369-370.
INANAGA, J., T. IKE, A. NAKANO, N.
OKUKADO and M. YAMAGUCHI 1973
Total Synthesis of Natural Acetylenic Analogues of Isorenieratene. Bull. Chem. Soc.
Japan, 46, 2920.
VAN SOEST, R. W. 1989 The Indonesian
Sponge Fauna : A Status Report. Institute of
Taxonomic Zoology, University of
Amsterdam.
LIBES, M. 1992. An Introduction to Marine
Biogeochemistry. John Wiley & Sons, New
York.
33
Oseana, Volume XXVIII no. 3, 2003