TOXICITY OF SHORT CHAIN FATTY ACID

TOXICITY OF SHORT CHAIN FATTY ACID DERIVED FROM TYPE-3
RESISTANT STARCH FROM SWEET POTATO (Ipomoea batatas)
FERMENTED BY Clostridium butyricum BCC B2571 AGAINST HUMAN
COLON CARCINOMA CELL LINE HCT-116
Desy Ayu Candraningrum and Maggy T Suhartono
Department of Food Science and Technology, Faculty of Agricultural
Technology, Bogor Agricultural University, IPB Darmaga Campus, PO BOX 220,
Bogor, West Java, Indonesia
Phone: +62 856 2905656, E-mail: [email protected]
ABSTRACT
Sweet potato (Ipomoea batatas) is a food that contains high type 3
resistant starch. Fermentation of type 3 resistant starch by several bacteria such
as Clostridium can produce Short Chain Fatty Acid (SCFA) containing acetate,
propionate, and butyrate. SCFA butyrate is capable to inhibit the growth of colon
carcinoma cells with an apoptosis pathway. The aim of this research was to
analyze the toxicity of SCFA produce from fermentation of type-3 resistant starch
from sweet potato with the bacterium Clostridium butyricum BCC B2571 against
human colon carcinoma cell line using hemacytometer cell counting method and
detection of apoptotic cells by Hoechst 33258 staining. The type 3 resistant starch
fermented from sweet potato with a molar ratio of acetate, propionate, and
butyrate at 52.95 mM : 66.93 mM : 92.41 mM were used as the primary working
solution which was further diluted. VERO cell was used in the analysis as a
normal cell with treatment given at concentration of 10 mM; 5 mM: 2.5 mM: 1.25
mM: 0.625 mM, while HCT 116 cells was used as a colon cancer cells by
treatment with 1.25 mM; 0.625 mM: 0.313 mM: 0.156 mM; 0.078 mM. The results
showed that the butyrate concentration of 1.25 mM showed the high toxicity of
85.42% to HCT 116 cells and in VERO cells showed low toxicity at 46.97%.
Detection of apoptosis using Hoechst 33258 staining showed that apoptosis
occurred in HCT-116 cells by a SCFA concentration of 1.25 mM and 0.625 mM.
Keywords: Sweet potato, SCFA, Resisten starch, Apoptosis
DESY AYU CANDRANINGRUM. F24080127. Toksisitas Short Chain Fatty Acid
(SCFA), Produk Turunan Pati Resisten Tipe 3 Hasil Fermentasi Ubi Jalar
(Ipomoea batatas) Oleh Bakteri Clostridium butyricum BCC B2571 Terhadap Sel
HCT-116. Di bawah bimbingan Maggy Thenawidjaja Suhartono. 2012
RINGKASAN
Kanker kolon merupakan salah satu penyakit kanker yang menempati urutan ketiga terbesar
di dunia dapat berakibat kematian. Pada dasawarsa ini, ada sekitar satu juta kasus kanker kolon dan
rectum. Data terbaru menunjukkan bahwa dari sekitar 1.2 juta kasus kanker kolon, diperkirakan
608.700 kasus diantaranya menyebabkan kematian pada tahun 2008. Penderita kanker umumnya
berasal dari negara maju. Kasus kanker kolon tertinggi terdapat di Australia, New Zealand, Eropa, dan
Amerika Utara. Tingginya kasus kanker ini disebabkan karena tingginya pola konsumsi daging pada
negara-negara tersebut yang berakibat pada pola makan rendah serat.
Salah satu langkah yang dapat dilakukan untuk menurunkan kasus kanker kolon adalah
melalui pemanfaatan bahan pangan dengan membuat suatu ingredien pangan. Salah satu bahan
pangan yang dapat dimanfaatkan sebagai pangan fungsional pencegah kanker kolon adalah ubi jalar.
Ubi jalar (Ipomoea batatas) merupakan komoditas pangan penting di Indonesia. Tanaman ini dapat
hidup baik di daerah kurang subur maupun kering sehingga kemampuan adaptasinya yang tinggi
inilah yang menyebabkan ubi jalar dapat dimanfaatkan sepanjang tahun di Indonesia.
Ubi jalar mengandung karbohidrat yang tinggi yang mampu menjadi sumber energi bagi
manusia. Kandungan pati yang tinggi pada ubi jalar sangat bermanfaat dalam pencegahan kanker
kolon karena pati tersebut dapat difermentasi. Pati ubi jalar ini dapat diolah menjadi pati resisten tipe
3 yang merupakan pati yang lolos dari pencernaan enzim amilase di usus halus. Pada sistem
pencernaan, pati resisten tipe 3 (type 3 resistant starch ) di usus besar akan difermentasi oleh bakteribakteri fermentatif di usus besar seperti Clostridium butyricum sehingga menghasilkan asam lemak
rantai bebas (SCFA) yang kemudian akan dijadikan bahan untuk menghambat pertumbuhan sel
kanker kolon pada penelitian ini.
Dari hasil penelitian, digunakan dua jenis kultur sel yaitu kultur sel VERO yang bertindak
sebagai sel normal dan kultur sel HCT-116 yang bertindak sebagai sel kanker kolon. Masing-masing
kultur sel ini diberikan perlakuan dengan SCFA butirat hasil fermentasi ubi jalar dengan beberapa
konsentrasi tertentu. Pada sel VERO, konsentrasi SCFA butirat yang diberikan adalah 0.625 mM, 1.25
mM, 2.5 mM, 5 mM, dan 10 mM. Hasil penghambatan kurang dari 50% yang didapatkan dari sel
VERO ini yang kemudian digunakan sebagai batas konsentrasi yang diujikan pada sel HCT-116. Dari
hasil pengamatan, didapatkan bahwa besar penghambatan kurang dari 50 % pada sel VERO terdapat
pada konsentrasi 1.25 mM dan 0.625 mM dengan masing-masing besar penghambatan sebesar
46.97% dan 33.33%.
Pada perlakuan terhadap sel HCT-116, konsentrasi yang digunakan adalah 0.078 mM, 0.156
mM, 0.313 mM, 0.625 mM, dan 1.25 mM. Dari hasil pengamatan, penghambatan tertinggi terdapat
pada konsentrasi 1.25 mM sebesar 85.42%. Besar penghambatan pada konsentrasi 0.078 mM, 0.156
mM, dan 0.313 mM menghasilkan nilai -41.67%, -54.17%, dan -22.92%. Nilai minus ini menandakan
bahwa pada konsentrasi-konsentrasi tersebut SCFA butirat tidak dapat menghambat pertumbuhan.
Dari hasil uji gula pereduksi terhadap konsentrasi 0,078 mM dan 0.156 mM didapatkan hasil bahwa
SCFA butirat mengandung gula pereduksi sebanyak 0.0085 μg/ml dan 0.0056 μg/ml. Selain itu,
kandungan dari media tumbuh DMEM memiliki peranan penting menambah nutrisi sel untuk tumbuh
sehingga penghambatan tidak terjadi.
Pengamatan apoptosis sel dilakukan pada konsentrasi SCFA butirat 0.625 mM, 1.00 mM,
dan 1.25 mM dengan menggunakan metode Hoechst 33258. Berdasarkan pengamatan dengan
mikroskop fluoroscent, apoptosis terjadi pada sel HCT-116 yang diberikan perlakuan dengan SCFA
butirat konsentrasi 1.25 mM. Apoptosis ini ditandai dengan terlihatnya fragmentasi DNA pada sel.
Fragmentasi DNA pada konsentrasi 1.25 mM lebih banyak dibandingkan pada konsentrasi 1.00 mM
dan 0.625 mM.