TINJAUAN PUSTAKA Tanaman Obat

TINJAUAN PUSTAKA
Tanaman Obat
Tanaman obat merupakan penghasil metabolit sekunder yang dapat
berfungsi sebagai bahan baku obat untuk beragam penyakit termasuk diabetes
(Radji 2005). Metabolit sekunder asal tanaman obat yang berpotensi sebagai
antidiabetes dapat dikelompokkan berdasarkan struktur kimia yaitu alkaloid,
terpenoid, flavonoid, dan fenol (Jung et al. 2006). Menurut Li et al. (2004)
metabolit sekunder yang dikembangkan sebagai obat herbal baru untuk
pengobatan diabetes di Cina termasuk ke dalam golongan polisakarida, terpenoid,
flavonoid, sterol, dan alkaloid.
Grover et al. (2002) mengidentifikasi setidaknya ada 45 jenis tanaman
obat tradisional Asia India berupa produk murni dan ekstrak kasar yang efektif
dalam mengobati diabetes dan komplikasinya. Tanaman tersebut diantaranya
adalah Ayurveda, Allium cepa, Allium sativum, Cajanus cajan, Coccinia indica,
Caesalpinia bonducella, Eugen jambolana, Ficus bengalenesis, Gymnema
sylvestre, Momordica charantia, Murraya koeingii, Ocimum sanctum syn.Tenuit,
Pterocarpus marsupium, Swertia chirayita, Syzigium cumini, Tinospora
cordifolia, Trigonella dan Azardirachta indica .
Tanaman obat yang berpotensi sebagai antidiabetes mempunyai beragam
mekanisme kerja. Beberapa mekanisme tanaman obat dalam menurunkan kadar
glukosa darah yang telah teridentifikasi diantaranya adalah merangsang sel pulau
langerhans pankreas untuk melepaskan insulin, menghambat kerja enzim yang
dapat meningkatkan kadar glukosa darah, meningkatkan jumlah dan kepekaan
situs reseptor insulin terhadap insulin, mengurangi pengeluaran glikogen,
meningkatkan penggunaan glukosa pada jaringan dan organ, membersihkan
radikal bebas, menghambat peroksidasi lipid dan memperbaiki gangguan
metabolisme lipid dan protein (Li et al. 2004). Terpenoid dan polifenol dari
tanaman berpotensi sebagai antidiabetes dalam menurunkan kadar glukosa darah
menurut Jung et al. (2006) terjadi melalui mekanisme penghambatan terhadap
kerja alfa glukosidase dan aldose reduktase.
6
Brotowali (Tinospora crispa)
Tanaman brotowali merupakan tanaman yang mudah tumbuh dan banyak
ditemukan di Indonesia. Brotowali merupakan tanaman indigenus yang tumbuh di
Malaysia dan dikenal dengan nama daerah sebagai akar parawali, atau akar
seruntum. Sebagai obat herbal brotowali sering dipakai sebagai salah satu bahan
ramuan jamu. Dalam pengobatan tradisional Malayasia dan Thailand, brotowali
banyak digunakan untuk mengobati penyakit seperti demam, sakit kuning,
hiperglikemia, luka, cacingan dan infeksi kulit. Selain itu, brotowali juga
digunakan untuk mengobati sakit gigi dan sakit perut, batuk, asma dan radang
selaput dada (Noor & Ashcroft 1989). Rebusan sebuah batang brotowali dalam
pengobatan tradisional Thailand digunakan sebagai antipiretik untuk mengobati
radang internal, mengurangi rasa haus, meningkatkan nafsu makan, pendinginan
suhu tubuh dan untuk menjaga kesehatan. Di Indonesia, brotowali digunakan
untuk mengobati diabetes, hipertensi, dan lumbago (Dweck & Cavin 2006).
Brotowali dapat menurunkan kadar glukosa darah dengan cara
menghambat penyerapan glukosa diusus halus dan meningkatkan kadar insulin
plasma melalui perbaikan kerja pankreas yaitu dengan menstimulasi pelepasan
insulin melalui modulasi konsentrasi Ca2+ pada sel beta pankreas, sehingga
ekstrak brotowali dapat digunakan dalam terapi DM tipe 2 (Noor & Ashcrof 1998,
Sriyapai et al. 2009). Tanaman brotowali dapat mengurangi kadar glukosa plasma
sebanyak 7.45% selama 40 hari pada tikus yang diinduksi dengan streptozotosin
(Grover et al. 2003).
Ciri-ciri dari tanaman brotowali yaitu liana, membelit dengan batang dan
ranting, batang sukulen dan berbenjol-benjol, daun tunggal, tanpa stipula, tulang
daun menjari, fitotaksis tersebar, bunga uniseksual, trimeros, aksiler atau
cauliflorous, buah batu, tipe daun dorsiventral, stomata anomositik, berkas
pembuluh kolateral terbuka, pada bagian korteks batang terdapat lengkungan
sklerenkim. Kandungan kimia brotowali terdiri atas amilum, pikroretin,
pikroretosida, alkaloida, saponin, tanin (Santa et al. 1998).
Menurut Santa et al. (1998) klasifikasi tanaman brotowali (Tinospora
crispa (L) Miers):
Kingdom
: Plantae
Subkingdom : Spermatohpyta
Divisi
: Magnoliophyta
Kelas
: Magnoliophyta
Sub kelas
: Magnoliidae
Ordo
: Rununculales
Famili
: Menispermaceae
Genus
: Tinospora
Spesies
: Tinospora crispa (L) Miers Ex. Hoox-f & Thomas
Mikrob Endofit
Mikrob endofit adalah mikrob yang hidup di dalam jaringan tanaman pada
periode tertentu. Mikrob ini mampu hidup dengan membentuk koloni dalam
jaringan tanaman tanpa membahayakan inangnya. Mikrob endofit menghasilkan
senyawa bioaktif yang berfungsi sebagai antioksidan, antibiotik, antivirus,
antikanker, bioinsektisida, imunosupresif, serta antidiabetik (Strobel & Daisy
2003). Beberapa mikrob endofit diketahui mampu menghasilkan metabolit
sekunder atau senyawa fitokimia sama dengan tanaman inangnya. Hal ini diduga
terbentuk akibat adanya transfer genetik (genetic recombination) dalam kurun
waktu evolusi tertentu dari tanaman inangnya ke dalam mikrob endofit (Tan &
Zou 2001). Beragam mikrob endofit yang telah berhasil diisolasi dari tanaman
inangnya (Strobel & Daisy 2003, Hasegawa et al. 2006) dideskripsikan sebagai
berikut:
1.
Mikrob endofit penghasil antibiotik
Fusarium sp. endofit tanaman Sellaginella pallescens memiliki potensi
sebagai antifungi terhadap Candida albicans (Brady & Jon 2000). Colletotrichum
gleosporioides endofit tanaman Artemisia mongolica menghasilkan senyawa
metabolit sekunder asam Colletrotic yang dapat menghambat pertumbuhan
Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus, dan Sarcina lutea (Zou et al. 2000).
Colletotrichum sp. endofit tanaman Artemisia annua memproduksi senyawa
8
antimikrob (Lu et al. 2000). Streptomyces NRRL 30566 endofit Grevilea
pteridifolia menghasilkan antibiotik kakadumycins dan munumbicin D yang dapat
menghambat pertumbuhan bakteri Gram positif serta berkhasiat sebagai obat anti
malaria (Castillo et al. 2003). Streptomyces sp. UK 06 yang diisolasi dari tanaman
Thottea grandifora mampu menghambat bakteri Gram positif dan cendawan
Fusarium solani (Ghadin et al. 2008).
2.
Mikrob endofit penghasil antivirus
Cendawan endofit Cytonaema sp. dapat menghasilkan metabolit cytonic acid
A dan B, yang struktur molekulnya merupakan isomer p-tridepside, berhasiat
sebagai anti virus. Cytonic acid A dan B ini merupakan protease inhibitor dan
dapat menghambat pertumbuhan cytomegalovirus manusia (Guo et al. 2003).
3.
Mikrob endofit penghasil senyawa antikanker
Mikrob endofit dalam tanaman Taxus menghasilkan senyawa diterpenoid
Paclitaxel dan derivatnya yang berkhasiat sebagai antikanker (Strobel et al. 2002).
4.
Mikrob endofit penghasil zat anti malaria
Streptomyces NRRL 30566 endofit Grevilea pteridifolia menghasilkan
senyawa metabolit kakadumycins berkhasiat sebagai obat anti malaria (Castillo et
al. 2003). Geotrichum sp. yang diisolasi dari Crassocephalum crepidioides
menghasilkan senyawa metabolit sekunder dihydroisocoumarin yang memiliki
potensi antimalaria, antituberkulosis dan antifungal (Kongsaeree et al. 2003).
5.
Mikrob endofit penghasil zat antioksidan
Endofit Paecilomyces sp. WSF-12 yang diisolasi dari tanaman Withania
somnifera menghasilkan metabolit sekunder yang berfungsi sebagai antioksidan
(Madki et al. 2010).
Pestalotiopsis microspora yang diisolasi dari tanaman
Terminalia morobensis yang tumbuh di Papua New Guinea, menghasilkan
komponen pestacin dan isopestasin. Pestacin memiliki potensi sebagai antioksidan
yang melebihi vitamin E (Harper et al. 2003). Tubuh buah dari Xylaria sp. YX28 yang diisolasi dari tanaman Gingko biloba memiliki potensi sebagai
antioksidan alami (Liu et al. 2007).
6. Mikrob Endofit penghasil senyawa antidiabetes
Endofit Pseudomassaria sp menghasilkan metabolit sekunder yang bekerja
seperti insulin. Metabolit sekunder ini dapat mengaktifkan reseptor insulin-like
growth factor I (IGFI) dan reseptor tirosin kinase sehingga dapat menurunkan
kadar glukosa darah pada tikus diabetes (Zhang et al. 1999). Streptomyces
glaucescens menghasilkan senyawa metabolit sekunder mirip dengan acarbose
berfungsi sebagai inhibitor α-glukosidase yang dapat menurunkan kadar gukosa
darah (Rockser & Wehemeier 2008).
Aktinomiset
Aktinomiset termasuk kelompok bakteri Gram positif yang mempunyai
kandungan Guanine-Cytosine (GC) tinggi (high GC Gram positive bacteria)
antara 63–78% (Madigan et al. 2006). Aktinomiset dikenal memiliki kemampuan
menghasilkan metabolit sekunder seperti antibiotik, anti tumor, antidiabetik, anti
virus, anti jamur dan lain-lain (Strobel & Daisy 2003, Dehnad et al. 2010).
Aktinomiset dengan hifa tumbuh cepat, membentuk miselium aerial, memiliki
spora yang tersusun berantai seperti spiral atau heliks tergolong streptomiset.
Aktinomiset yang tidak membentuk miselium aerial tergolong non streptomiset
(rare actinomycetes). Streptomyces merupakan genus paling banyak (77%) dari
kelompok streptomiset. Genus yang tergolong non streptomiset antara lain
Actinomadura, Actinoplanes, Mycobacterium, Nocardia, Saccharopolyspora,
Microbispora, dan Micromonospora. Morfologi rantai spora, permukaan spora,
warna miselium serta pigmentasi dapat dijadikan dasar klasifikasi hingga level
spesies (Miyadoh & Otoguro 2004).
Klasifikasi aktinomiset genus Streptomyces dalam Miyadoh (1997) yaitu :
Kingdom
: Bacteria
Filum
: Actinobacteria
Kelas
: Actinobacteria
Sub kelas
: Actinobacteridae
Ordo
: Actinomycetales
Sub ordo
: Streptomycineae
Famili
: Streptomycetaceae
Genus
: Streptomyces
Species
: Streptomyces sp.
Perbedaan dalam bentuk dan pembentukan filamen aerial serta
munculnya struktur spora dari beberapa spesies merupakan bagian utama yang
10
digunakan untuk mengklasifikasi spesies Streptomyces spp. Konidia dan spora
yang sering berpigmen memberikan peran dalam mengkarakterisasi koloni yang
matang. Perbedaan karakteristik tersebut menyebabkan genus Streptomyces spp.
mempunyai berbagai macam spesies dan telah ditemukan lebih dari 500 spesies,
umumnya merupakan organisme dalam tanah. Streptomyces spp. juga ditemukan
dalam air, akan tetapi dalam jumlah yang relatif sedikit dibanding dengan spesies
yang terdapat dalam tanah. Karakteristik yang umum adalah dengan adanya
aroma tanah yang dihasilkan oleh metabolit Streptomyces sp. yang disebut
geosmin (Madigan & Martinko 2006).
Diabetes Mellitus
Diabetes Mellitus (DM) adalah penyakit metabolik ditandai dengan
tingginya glukosa dalam darah. Bila tidak segera ditangani, penyakit ini akan
mengarah pada komplikasi utama, seperti diabetes neuropati, retinopati dan
penyakit kardiovaskuler (Sheetz & George 2002, He & King 2004).
Penyakit DM terbagi atas DM tipe 1 dan DM tipe 2. DM tipe 1 dikenal
sebagai diabetes tergantung Insulin (IDDM). Selain terjadi pada orang dewasa,
DM tipe 1 juga dapat terjadi pada anak-anak dan remaja. Penyakit DM tipe 1
terjadi karena ada kerusakan sel beta pankreas pulau langerhans yang berakibat
pada berkurangnya produksi insulin sehingga dampak dari DM tipe 1 hanya dapat
dikendalikan dengan pemberian Insulin. Diabetes Mellitus tipe 2 disebut juga
diabetes tidak tergantung insulin (NIDDM), terjadi karena adanya gangguan
sekresi insulin pankreas atau menurunnya sensitifitas reseptor terhadap insulin ke
dalam jaringan terutama otot dan hati. Umumnya DM tipe 2 disertai dengan
kegemukan (obesitas), dislipidemia, hipertensi, hiperinsulinemia, fibrinolisis,
disfungsi endotel, peradangan, dan aterosklerosis prematur (Inzucchi 2002, Sheetz
& George 2002, CAD 2008). Pengobatan DM tipe 2 ini dapat diobati dengan
obat-obatan kimia yaitu golongan sulfonylurea, biguanida, inhibitor αglukosidase, thiazolidinediones (Li et al. 2004 ) dan dapat juga dengan tanaman
obat herbal (Jung et al. 2006).
Pencernaan dan Absorbsi Karbohidrat
Karbohidrat
merupakan
sumber
kalori
yang
memiliki
polimer
polisakarida. Sebelum dicerna didalam tubuh karbohidrat terlebih dahulu dipecah
menjadi monomer yaitu unit paling sederhana yang disebut monosakarida. Untuk
memecah polisakarida diperlukan dua enzim utama yaitu α-amilase dan αglukosidase. Pencernaan karbohidrat dimulai dari mulut, dengan adanya enzim αamilase yang dikeluarkan oleh kelenjar saliva. Enzim ini memecah karbohidrat
sekitar 5 % dan kemudian di degradasi di dalam lambung. Pencernaan karbohidrat
selanjutnya dilakukan di usus halus oleh adanya enzim α-amilase yang dihasilkan
oleh pankreas. Enzim α-amilase dapat menghidrolisis sempurna amilosa menjadi
maltose (disakarida) dan glukosa. Selanjutnya enzim α-glukosidase yang
dihasilkan di usus halus dapat menghidrolisis secara sempurna laktosa, maltosa
dan sukrosa menjadi unit monosakarida. Hanya unit monosakarida yang mampu
diserap didalam darah. Glukosa dan monosakarida lainnya seperti fruktosa dan
galaktosa yang merupakan hasil dari hidrolisis sukrosa dan laktosa diabsorpsi dari
usus halus melalui vena portal hepatika menuju hati. Dari hati monosakarida yang
tidak digunakan secara langsung akan disimpan sebagai glikogen. Glukosa
kembali akan memasuki aliran darah sebagai glukosa bebas (kadar glukosa dalam
darah) untuk dibawa ke jaringan dan dioksidasi melalui jalur glikolisis untuk
menghasilkan energi yang diperlukan oleh tubuh (FAO 1998).
Pengobatan Diabetes Mellitus
Diabetes mellitus merupakan penyakit yang tidak dapat disembuhkan
secara total tetapi dapat dikendalikan. Pengobatannya dapat dilakukan dengan
obat hipoglikemik oral atau antidiabetes oral. Antidiabetes oral dapat dibagi
kedalam 4 golongan:
1.
Golongan Sulfonilurea
Sulfonilurea
meningkatkan
sekresi
insulin
oleh
sel
beta
dengan
meningkatkan respon akut untuk meningkatkan kadar glukosa darah. Sulfonilurea
dapat memperbaiki kadar glukosa darah puasa. Obat golongan ini dipakai dalam
terapi DM tipe 2. Golongan yang termasuk sulfonilurea generasi pertama adalah
klorpropamida, tolbutamida, asetoheksamida, dan tolazamida. Generasi kedua
adalah glibenklamida, glizida, glibonurida (Inzucchi 2002).
12
2.
Golongan Thiazolidinediones
Thianizolidinediones bekerja pada jaringan lemak, otot dan jaringan hati
seperti metformin. Obat ini dapat menurunkan lipolisis pada jaringan lemak,
menurunkan produksi asam lemak bebas, mengurangi resistensi insulin pada
jaringan otot dan hati. Obat ini dapat mengurangi glukoneogenesis dalam hati,
meningkatkan ambilan glukosa oleh hati dan sel otot, meningkatkan produksi
insulin dengan memperbaiki sel beta pankreas (Nancy & Bohannon 2002).
3.
Golongan Biaguanide
Turunan biaguanide adalah metformin yang memperbaiki sensitivitas insulin,
menurunkan glukoneogenesis hati dan meningkatkan pengambilan glukosa oleh
sel hati dan sel otot. Obat ini juga menghambat lipolisis dalam jaringan lemak,
dan mengurangi pelepasan asam lemak bebas (Sheetz & George 2002).
4.
Golongan Inhibitor α-Glukosidase
Enzim α-glukosidase berperan dalam proses metabolisme karbohidrat dan
glikoprotein. Enzim ini berfungsi mengkatalisis pelepasan glukosa dari
oligosakarida dan polimer penyimpanan seperti pati dan glikogen (Cheng &
Fantus 2005).
Inhibitor α-glukosidase (misalnya acarbose, miglitol dan
voglibose) menyebabkan pembentukan glukosa terhambat di usus halus sehingga
penyerapan glukosa tertunda.
Hal ini mengakibatkan kadar glukosa setelah
makan menjadi rendah. Obat yang termasuk kedalam golongan ini adalah
acarbose. Dalam pengobatan diabetes, acarbose sering digunakan untuk
pengobatan pasien DM tipe 2 (Laar et al. 2005, Hanefeld et al. 2008).
Acarbose adalah pseudooligosakarida
yang
memiliki
kemampuan
menghambat kerja enzim α-glukosidase di dalam saluran pencernaan sehingga
dapat
menurunkan
penyerapan
glukosa
dan
menurunkan
hiperglikemia
postprandial. Acarbose memiliki nama kimia O-4,6-dideoxy- 4-[[(1S, 4R, 5S,
6S)-4,5,6-trihydroxy-3-(hydroxymethyl)-2-cyclohexen-1-yl]amino]-(alpha)-Dglucopyranosyl-1(1→4)O-(alpha)-D-glucopyranosyl-(1→4)-D-glucose. Acarbose
memiliki rumus empirik C25H43NO18 bersifat larut dalam air (Wehmeier &
Piepersberg 2004, Shibao et al. 2007). Struktur kimia acarbose adalah sebagai
berikut :
Gambar 1 Struktur acarbose terbagi atas bagian cylitol tidak jenuh (A),
aminodeoxyhexose atau acarviosine (B) dan maltose (cincin C dan D)
(Brunkhorst & Erwin 2005).
Voglibose adalah inhibitor alfa glukosidase yang digunakan untuk
menurunkan kadar glukosa darah setelah makan pada penderita diabetes mellitus.
Voglibose memiliki kemampuan untuk meningkatkan sekresi glucagon-like
peptide-1 (GLP-1) pada manusia. GLP-1 diketahui terlibat dalam regulasi sekresi
insulin, sekresi glukagon, peremajaan sel beta dan regulasi fungsi jaringan
pankreas. Bentuk aktif GLP 1 dapat dinonaktifkan oleh dipeptidyl peptidase-4
(DPP-4) membentuk GLP-1 amida.
Inhibitor alfa glukosidase menunda
penyerapan karbohidrat akibatnya terjadi penurunan penyerapan gula dalam usus
halus, yang meyebabkan terjadinya peningkatan terhadap sekresi GLP-1 (Moritoh
et al. 2009).
Miglitol adalah pseudomonosakarida, merupakan inhibitor α-glukosidase
pertama,
dapat
meningkatkan
menurunkan
kontrol
kadar
glikemik,
glukosa
mengurangi
darah
postprandial
tingkat
glikosilasi
dengan
pada
hemoglobin(HbA). Miglitol sebagai antihiperglikemik oral digunakan untuk
pengobatan pasien dengan diabetes mellitus tipe 2. Obat ini tidak memiliki efek
hipoglikemik, tidak berpengaruh pada berat badan karena secara sistemik cepat
diserap namun tidak dimetabolisme dan cepat diekskresikan melalui ginjal.
Namun demikian miglitol memiliki efek pada sistem pencernaan berupa perut
kembung, sakit perut dan diare (Scott & Spencer 2000).
Mikrob Penghasil Inhibitor α-Glukosidase
Berbagai mikrob telah diidentifikasi menghasilkan senyawa yang dapat
menghambat enzim α-glukosidase. Senyawa inhibitor α-glukosidase tersebut
14
adalah acarbose. Acarbose adalah pseudooligosakarida yang bertindak sebagai
kompetitor α-glukosidase bersifat hampir tidak dicerna dan tidak bersifat racun
(Laube 2002, Wehmeier & Piepersberg 2004). Acarbose merupakan produk alami
anggota C7N-aminocyclitol dihasilkan oleh aktinomiset genus Actinoplanes sp.
dan Streptomyces sp. digunakan dalam terapi pengobatan DM tipe 2 (Wehmeier &
Piepersberg 2004).
Beberapa
hasil
penelitian
menunjukkan
bahwa
beragam
galur
Actinoplanes dapat menghasilkan inhibitor α-glukosidase yaitu jenis Actinoplanes
sp. SE50/110 (Zhang et al. 2003a), Actinoplanes sp. CKD485-16 (Choi & Shin
2003), Actinoplanes sp. A56 (Wei et al. 2010). Aktinomiset yang berasal dari
genus Micromonospora sp. VITSDK3 (EU55138) (Suthindiran et al. 2009) dan
Streptomyces glaucescens juga menghasilkan inhibitor α-glukosidase (Rockser &
Wehmeier 2008).