BAB II TINJAUAN PUSTAKA

4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A. Kanker Payudara
Kanker pada dasarnya merupakan sel dengan proliferasi yang tidak
terkendali akibat kerusakan gen, utamanya pada regulator daur sel (Sherr, 2000).
Daur sel suatu sel kanker pada dasarnya sama dengan sel normal. Dapat di lihat
pada Gambar 1, yaitu terdapat tiga keadaan: sedang membelah (fase proliferatif),
dalam keadaan istirahat (tidak membelah, Go), dan secara permanen tidak
membelah. Sel tumor membelah melalui 4 fase, yaitu : fase G1, fase S (Sintesis
DNA), fase G2 dan fase M (Foster et al., 2001).
Gambar 1. Siklus sel (Sherr, 2000)
Fase G0 (resting stage): Sel belum mulai membelah. Tergantung pada
jenis sel, G0 dapat berlangsung dari beberapa jam sampai beberapa tahun. Ketika
sel
mendapat
sinyal
untuk
mereproduksi,
bergerak
ke
fase
G1.
Fase G1: Selama fase ini, sel mulai membuat lebih banyak protein dan bertambah
besar, sehingga sel-sel baru akan menjadi ukuran normal. Fase ini berlangsung
sekitar 18 sampai 30 jam. Fase S: Pada fase S, kromosom yang mengandung kode
genetik (DNA) yang dapat disalin sehingga kedua sel-sel baru yang terbentuk
akan memiliki untai DNA yang cocok. Fase S berlangsung sekitar 18 sampai 20
STUDI IN VITRO DAN…, Siti Komerawati, Fakultas Farmasi UMP, 2014
5
jam. Fase G2: Pada fase G2, sel mempersiapkan DNA untuk memulai membelah
menjadi 2 sel. Fase ini berlangsung dari 2 sampai 10 jam. Fase M (mitosis): Pada
fase ini, berlangsung hanya 30 sampai 60 menit, sel sebenarnya terbagi menjadi 2
sel-sel baru (American Cancer Society, 2013).
Kasus penyakit kanker yang ditemukan di Provinsi Jawa Tengah pada
tahun 2007 sebesar 22.167 kasus, terdiri dari kanker servik 7.715 kasus (34,61%),
kanker payudara 11.310 kasus (51,04%), kanker hati 2.130 kasus (9,61%), dan
kanker paru-paru 1.006 kasus (4,54%) (Anggorowati, 2013).
Kanker payudara adalah tumor ganas yang berada di sel-sel payudara yang
merupakan kumpulan dari sel-sel kanker yang dapat tumbuh dan menyerang ke
dalam jaringan sekitarnya atau dapat menyebar ke dalam tubuh lainnya. Pada
kebanyakan kanker payudara di mulai pada sel-sel yang melapisi lobulus,
sementara sejumlah kecil lainnya di jaringan lain.
Pertumbuhan sel kanker
berbeda dari pertumbuhan sel normal. Sel-sel kanker terus tumbuh dan
membentuk sel baru, yaitu sel-sel yang abnormal. Sel-sel kanker juga dapat
menyerang jaringan lain, tumbuh di luar kendali, menyerang, kemudian merusak
jaringan lain dan mulai membuat sel-sel kanker (American Cancer Society, 2013).
Kejadian penyakit kanker payudara meningkat dengan bertambahnya
umur. Ini juga menjadi salah satu faktor resiko pencetus kanker payudara. Selain
itu faktor resiko lain dari penyakit kanker payudara antara lain: faktor endokrin,
faktor genetika, faktor lingkungan dan pola hidup (Dipiro et al., 2008).
B. Sel T47D
Sel T47D merupakan cell line yang pertama kali di isolasi dari wanita
penderita kanker payudara dengan tumor duktal payudara. Sel ini sering di pakai
dalam kanker in vitro oleh karena mudah penanganannya, memiliki kemampuan
replikasi yang tidak terbatas, homogenitas yang tinggi, serta mudah diganti
dengan stok beku jika terjadi kontaminasi (Burdall et al., 2003). Sel T47D
memiliki morfologi seperti sel epitel. Sel ini di kulturkan dalam media DMEM +
10% FBS + 2 mM L-Glutamin, di inkubasi dalam CO2 inkubator 5% dan suhu
37ºC (Abcam, 2007).
STUDI IN VITRO DAN…, Siti Komerawati, Fakultas Farmasi UMP, 2014
6
Sel T47D memiliki karakteristik ER (Estrogen Reseptor)/PR (Progesteron
Reseptor)-positif. Secara molekular, sel mengalami mutasi pada p53, sehingga
sel kehilangan
kontrol pada regulasi cell cyclenya (Nurani, 2012). Sel T47D
merupakan sel yang sensitif terhadap doxorubicin (Zampieri et al., 2002).
Morfologi sel kanker T47D dapat di lihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Morfologi Sel T47D yang diperoleh dari website ATCC (www.atcc.org)
C. Kokemoterapi
Pengobatan penyakit kanker payudara meliputi: operasi, kemoterapi,
radioterapi, terapi hormonal, dan terapi target. Salah satu cara pengobatan kanker
payudara yang masih menjadi pilihan utama adalah dengan agen kemoterapi.
Kemoterapi merupakan pengobatan kanker dengan menggunakan bahan kimia
yang mempunyai efek menghambat atau mematikan sel kanker. Namun karena
biaya yang tinggi, hasil yang tidak memuaskan, dan multi drugs resistance maka
penelitian baru tentang antikanker sangat diperlukan (Suyatno dan Pasaribu,
2010).
Selain resistensi, masalah lain yang timbul pada kasus penggunaan obat
kemoterapi adalah efek toksik pada sel normal, akibat penghambatan sel normal
yang aktif membelah. Efek samping dari penggunaan agen kemoterapi ini yaitu
dapat menyebabkan penurunan sel darah yang sering terjadi disertai sariawan,
mencret-mencret, rambut rontok, mual dan muntah (American Cancer Society,
STUDI IN VITRO DAN…, Siti Komerawati, Fakultas Farmasi UMP, 2014
7
2013). Hingga efek khusus seperti kardiotoksik juga dapat terjadi (Tjay dan
Rahardja, 2010).
Pengobatan dengan agen kemoterapi masih menjadi salah satu terapi untuk
kanker, namun pasien akan mengalami efek samping obat, inilah yang masih
menjadi permasalahan yang tak kunjung tuntas. Dengan melihat prevalensi kanker
payudara di Indonesia yang cukup tinggi (Oemiati et al., 2011), menjadikan
kanker payudara menjadi salah satu permasalahan kesehatan yang perlu
diprioritaskan untuk ditangani.
Pada pengobatan kanker sering digunakan beberapa obat. Kombinasi obat
tersebut merupakan agen-agen yang memiliki efek sinergis melawan sel kanker
namun dengan efek toksik seminimal mungkin sehingga secara klinik akan lebih
efisien di dibandingkan dengan agen tunggal. Sampai saat ini belum ada terapi
pengobatan untuk kanker payudara yang telah metastasis. Meskipun telah banyak
agen sitotoksik yang digunakan dalam pengobatan penyakit ini, tetapi
penggunaannya dibatasi oleh adanya efek samping sel kanker terhadap obat.
Selain itu, agen kemoterapi sering menimbulkan toksisitas yang tinggi terhadap
organ normal seperti efek yang ditimbulkan pada agen kemoterapi doxorubicin
pada organ jantung. Oleh karenanya pengembangan cara pengobatan baru bagi
kanker payudara sangat diperlukan dengan tujuan meningkatkan sensitivitas,
menekan resistensi sel kanker dan mengurangi efek samping yang ditimbulkan
oleh agen kemoterapi.
Pada penelitian ini, dilakukan pengujian secara in vitro dengan metode
Combination Index (CI) yang merupakan salah satu model uji preklinik untuk
mengetahui efek dari suatu kombinasi sebagai usaha pendekatan penerapan
kombinasi yang bermanfaat secara klinik. Interaksi yang dihasilkan dari suatu
kombinasi dapat berupa efek sinergis (efek kombinasi lebih besar daripada
aktivitas aditif yang diperkirakan dari masing-masing agen tunggal), aditif, atau
antagonis (kebalikan dari efek sinergis) (Reynolds dan Maurer, 2005).
Doxorubicin merupakan salah satu agen kemoterapi yang masih banyak
digunakan, tetapi terapi dengan obat ini dapat menimbulkan efek toksik pada sel
normal. Seperti pada penelitian oleh Yeh et al pada tahun 2004, efek sampingnya
STUDI IN VITRO DAN…, Siti Komerawati, Fakultas Farmasi UMP, 2014
8
yaitu kardiotoksik, yang dapat menyebabkan disfungsi jantung, kardiomiopati,
dan akhirnya gagal jantung yang parah dan kematian. Citrulline berpotensi
sebagai agen kemopreventif kanker. Dengan penambahan citrulline ini diharapkan
dapat menekan efek samping dari doxorubicin karena citrulline dengan bantuan
NO dapat memberikan efek rileksasi otot jantung.
D. Doxorubicin
Doxorubicin merupakan obat kemoterapi dari golongan antrasiklin yang
diberikan pada berbagai jenis kanker, seperti kanker payudara dan leukemia.
Doxorubicin merupakan salah satu agen kemoterapi yang banyak digunakan
dalam terapi kanker. Struktur doxorubicin dapat di lihat pada Gambar 3. Hingga
saat ini obat kemoterapi golongan doxorubicin masih merupakan obat pilihan
untuk kasus keganasan kelenjar getah bening atau tumor
lain. Pemakaian
doxorubicin selalu meningkat setiap tahunnya, karena doxorubicin mampu (1)
masuk kedalam DNA dan memperbaiki gangguan dari DNA topoisomerase-II
yang dimediasi. (2) perusakan pada membran seluler, DNA dan protein sehingga
dapat merusak sel-sel kanker (Gewirtz, 1999).
Gambar 3. Struktur doxorubicin (Kostrzewa-Nowak et al., 2005)
STUDI IN VITRO DAN…, Siti Komerawati, Fakultas Farmasi UMP, 2014
9
Doxorubicin dapat menyebabkan terjadinya perubahan kardiovaskular
yang disebabkan karena pembebasan radikal bebas pada waktu metabolisme
doxorubicin (Bugger et al., 2010). Kardiotoksisitas doxorubicin berhubungan
dengan proses oksidasi besi dan formasi radikal bebas (Shi et al., 2011).
Terjadinya kardiomiopati pada pemakaian doxorubicin kemungkinan terjadi
akibat
peningkatan
diperkirakan
produksi
oksidan
di
jantung.
Mitokondria
merupakan target utama kardiotoksisitas akibat doxorubicin,
elektron tunggal ditransfer ke doxorubicin sehingga menyebabkan peningkatan
pembentukan radikal oksigen melalui autooksidasi doxorubicin semiquinon.
Hidrogen peroksida merupakan penyebab stres oksidatif dan bertanggungjawab
pada induksi apoptosis oleh doxorubicin pada sel endotelial dan sel otot jantung.
Mitokondria berperan dalam pengaturan apoptosis melalui pembebasan sitokrom
c (Bruton et al., 2005).
Sampai saat ini, belum ditemukan agen kombinasi yang efektif dengan
efek toksik pada sel normal yang rendah.
Agen kemoterapi tambahan yang
diberikan justru menambah efek toksik pada sel normal seperti cardiotoxicity.
Penggunan terapi doxorubicin dapat menimbulkan efek toksik pada sel
normal sehingga tidak spesifik terhadap sel tubuh yang abnormal. Penggunaan
agen doxorubicin
dapat menyebabkan kardiotoksis (Chan et al., 1999).
Doxorubicin dapat menyebabkan kardiotoksisitas pada penggunaan jangka
panjang, hal itu menyebabkan penggunaannya secara klinis menjadi terbatas.
Prevalensi gangguan fungsi diastolik pada penderita yang mendapat kemoterapi
doxorubicin sangat tinggi yaitu sebesar 86,8%, dimana gangguan tersebut
merupakan tanda awal dari gagal jantung kongestif (Martha dan Surianata, 2007).
Efek samping lain dari doxorubicin adalah penekanan sumsum tulang, mual,
muntah, rambut rontok, dan mukositis (Zhang, 2011). Efek samping pada
pemakaian kronisnya bersifat ireversibel, termasuk terbentuknya cardiomyopathy
dan congestive heart failure (Han et al., 2008). Peningkatan respon klinis dan
pengurangan efek samping cenderung lebih baik pada penggunaan kombinasi
dengan agen lain di bandingkan penggunaan doxorubicin tunggal (Bruton et al.,
2005).
STUDI IN VITRO DAN…, Siti Komerawati, Fakultas Farmasi UMP, 2014
10
E. Citrulline
Citrulline adalah asam amino non esensial dan antioksidan yang pertama
kali di identifikasi dari jus semangka. Ada tiga bentuk NOS yaitu: neuronal NOS
(nNOS) dan endotel NOS (eNOS) adalah enzim yang ada di lokasi subsel yang
berbeda dalam kardiomiosit, sedangkan inducible NOS (iNOS) tidak ada di
jantung yang sehat tetapi ekspresinya diinduksi oleh mediator pro-inflammatory
(Visser et al., 2010).
Arginin merupakan substrat NOS yang dapat menghasilkan NO (Lameu et
al., 2012). eNOS yang berada dalam endotel pembuluh jantung secara alamiah
memproduksi NO dalam jumlah yang rendah, sehingga apabila eNOS tidak
dihambat maka tidak menyebabkan vasokontriksi. Struktur citrulline dapat di lihat
pada Gambar 4.
Gambar 4. Struktur citrulline (National Center for Biotechnology, 2005)
Nitrit Oxide (NO) dihasilkan dari L-arginine/L-citrulline melalui sintesis
enzim nitric oxide synthase (eNOS) yang memainkan peran penting dalam
produksi NO dan fungsi paru-paru. NO adalah senyawa yang penting bagi jantung
dan pembuluh darah, yang menyebabkan vasodilatasi dan relaksasi otot polos
pada organ tubuh lain (Sopi et al., 2012). Pada kardiomiosit, aksi dari NO lebih
kompleks karena dapat menginduksi aktivasi dari guanylate cyclase dan memiliki
efek berlawanan pada fungsi jantung seperti memicu terjadinya apoptosis dan
meningkatkan fungsi dari ventrikel kiri ( Umar dan Arnoud, 2010).
Suplementasi oral citrulline secara signifikan dapat meningkatkan kadar
plasma arginin, yang diindikasikan dapat meningkatkan produksi NO (Orozzo et
al., 2010). Citrulline tidak toksik sehingga aman digunakan dalam berbagai
STUDI IN VITRO DAN…, Siti Komerawati, Fakultas Farmasi UMP, 2014
11
pengobatan.
Dalam berbagai penelitian ditemukan bahwa citrulline dapat digunakan
untuk menurunkan toksisitas arginase pada manusia dengan suplemen citrulline
pada tikus (Mauldin et al., 2012). Citrulline juga dapat menyembuhkan
atherosclerosis pada kelinci (Hayashi et al., 2005).
Gambar 5. Usulan mekanisme peran siklus L-citrulline/L-arginine dalam regulasi
fungsi saluran pernafasan (Sopi et al., 2012).
Gambar diatas menggabungkan fungsi fisiologi, biokimia, dan mekanisme
molekular dimana pada kondisi hyperoxia dapat mengganggu NO-sinyal cGMP
dan relaksasi otot polos. NO secara eksogen sering digunakan untuk mencegah
efek buruk dari hyperoxia. L-arginine merupakan substrat untuk NOS (Nitric
Oxide Synthase) dan arginase. Peningkatan hyperoxia pada jantung akan
mengaktifkan arginase yang akan mengurangi bioavaibilitas dari L-arginine ke
NOS. Terjadi perubahan daur ulang dari L-arginine menjadi L-citrulline dengan
melalui enzim Argininosuccinate Synthase (ASL) dan Argininosuccinate Lyase
(AAS). Perubahan citrulline dengan pemblokkan NOS (L-NAME) meningkatkan
aktivitas arginase pada kondisi hyperoxia dan meningkatkan bioavaibilitas dari L-
STUDI IN VITRO DAN…, Siti Komerawati, Fakultas Farmasi UMP, 2014
12
arginine. Garis merah diatas mengindikasikan penghambatan. NO adalah hasil
dari L-arginine melalui sintesis NOS. Bioavaibilitas dari L-arginine memainkan
peran penting dalam produksi NO dan fungsi paru-paru (Sopi et al., 2012).
Dalam semangka terkandung kalium, magnesium, natrium, zink dan
mangan (Janick dan Robert, 2006). Buah semangka mengandung pigmen
karotenoid jenis flavonoid yang memberikan warna daging buah merah atau
kuning (Prajnanta, 2003). Dalam kulit buah semangka juga terkandung citrulline
yang merupakan asam amino non esensial (Lameu et al., 2012). Kandungan
citrulline pada kulit buah semangka diketahui dapat meningkatkan sensitivitas
insulin pada pasien diabetes mellitus tipe 2 (Piatti et al., 2012).
F. soluble Guanylyl Cyclase (sGC)
Guanylyl cyclase (GC) adalah enzim yang mengkatalisis pembentukan
guanosine monophosphate (cGMP) dari guanosine triphosphate (GTP). Soluble
Guanylyl Cyclase merupakan reseptor dari NO dalam pembuluh darah jantung.
NO dapat mengaktivasi soluble Guanylate Cyclase (sGC), yaitu suatu reseptor
untuk NO di otot polos pembuluh jantung yang dapat menyebabkan vasodilatasi
(Arnold et al., 1997: Namara et al., 1980). NO memainkan peran penting dalam
regulasi tonus vaskular dan tekanan darah. Ketika dilepaskan dari endotelium
(dapat di lihat pada Gambar 6) dalam menanggapi rangsangan fisiologis, NO
mengikat bagian heme dari sGC dan meningkatkan pembentukan cGMP dari
GTP sehingga terjadi penurunan kalsium intra seluler dan vasodilatasi (Bobby et
al., 2012), seperti yang terlihat pada Gambar 7.
Beberapa asam amino dimediasi oleh aktifitas biologis dengan mengikat
reseptor GC dengan cGMP. Asam amino ini melibatkan fungsi dari NO dalam
pengendalian fungsi kardiovaskular tetapi dengan mengaktivasi sGC. L-arginine
mengalami perubahan daur ulang menjadi L-citrulline. Perubahan dari arginin
menjadi citrulline ini mengakibatkan terjadinya vasodilatasi sehingga toksisitas
jantung menurun. Ketika NO diproduksi, akan mengaktifkan sGC menjadi cGMP
yang menghasilkan efek rileksasi otot jantung.
STUDI IN VITRO DAN…, Siti Komerawati, Fakultas Farmasi UMP, 2014
13
Gambar 6. Jalur NO (nitric oxide) dalam menstimulasi guanylyl cyclase yang
dapat menyebabkan relaksasi otot polos jantung. (Bobby et al.,
2012).
Gambar 7. Mekanisme NO (nitric oxide), dan stimulator sGC (soluble
guanylyl cyclase) dalam menstimulasi reduksi heme pada
stimulasi cGMP pada penghambatan vasodilatasi dari agregasi
dan efek inflamasi pada pembuluh jantung (Bobby et al., 2012)
STUDI IN VITRO DAN…, Siti Komerawati, Fakultas Farmasi UMP, 2014
14
G. Metode Docking
Docking adalah salah satu cakupan dari bioinformatika yang digunakan
terutama untuk tujuan penemuan obat dan memprediksikan apakah suatu molekul
dapat berikatan dengan reseptor. Protein dan ligan dirancang secara modelling dan
dicari interaksi ikatan sehingga perilaku ligan sebagai inhibitor ataupun agonis
dapat diketahui.
Pengukuran afinitas berdasarkan pada stabilitas energi sistem dan interaksi
yang paling stabil memiliki energi bebas yang rendah atau negative. Kompleks
protein-ligan alami diperoleh dari Protein Data Bank (PDB) dan proses docking
menggunakan perangkat lunak PLANTS. Format PDB merupakan format yang
dapat dimengerti baik oleh komputer maupun manusia. Dimana di dalam format
ini ditampilkan informasi tentang sumber, sekuens, struktur sekunder, dan juga
koordinat tiga dimensi protein. PLANTS adalah program aplikasi molecular
docking gratis yang diketahui memiliki kualitas seperti GOLD yang banyak
digunakan di Eropa dan Amerika. Software ini sederhana dan mudah di
aplikasikan. Interaksi antara sebagian besar ligan dengan binding sitenya dapat
dijelaskan melalui afinitas ikatan. Semakin tinggi afinitas, maka akan
menghasilkan energi ikatan antar molekul yang tinggi (Purnomo, 2011).
STUDI IN VITRO DAN…, Siti Komerawati, Fakultas Farmasi UMP, 2014