Mandala of Health. Volume 5, Nomor 2, Mei 2011 Nurfaiziyah, Ekstrak Tempe Kedelai dan Caspase-3 EFEK PEMBERIAN EKSTRAK TEMPE KEDELAI (GLYCINE MAX) TERHADAP EKSPRESI CASPASE-3 MENCIT GALUR C3H MODEL KARSINOGENESIS PAYUDARA Ai Nurfaiziyah1, Dody Novrial1, Kamal Agung Wijayana1 1 Fakultas Kedokteran dan Ilmu-Ilmu Kesehatan, Universitas Jenderal Soedirman, Purwokerto Email:[email protected] ABSTRACT Carcinogenesis process was affected by decrease in apoptotic activities marked by low Caspase-3 expression. Soybean (Glycine max) tempe is a widely consumed fermented food. Isoflavon content of tempe showed proapoptotic effect on cancer. The aim of this study is to know the effect of soybean tempe extract on Caspase-3 expression of C3H mice (Musmusculus) breast carcinogenesis model. This experimental study used post-test only control group design. Twenty-four C3H mice were inoculated with tumor and divided into four groups: 1 control group and three groups administered by soybean tempe extract dose 12 mg/20gBW/day, 24 mg/20gBW/day, and 48 mg/20gBW/day for two weeks, stained by caspase-3 immunohistochemistry and evaluated by Allred score. Statistical analysis Kruskal- Wallis continued by Post hoc analysis Mann-Whitney test used SPSS ver.15. Analysis result showed significant increase of caspase-3 expression (p=0,046) with difference between control group and group 1 (p=0,009), control and group 2 (p=0,361), control and group 3(p=0,834), group 1 and group 2 (p=0,834), group 1 and group 3 (p=0,203), and group 2 and 3 (p=0,199). From the result we can conclude that soybean tempe extract administration increase Caspase-3 expression with minimal effective dose 12 mg/KgBW/day. Key words: soybean tempe extract, caspase-3, apoptosis, breast carcinogenesis. pathway (ekstrinsik). Kedua jalur tersebut PENDAHULUAN Kanker merupakan penyebab utama berakhir pada aktivasi caspase-3, caspase-6, kematian di dunia dengan 7,4 juta atau 13% dan caspase-7 yang menyebabkan kematian kematian pada tahun 2004. Angka insidensi sel, dan sampai saat ini caspase-3 (bentuk kanker payudara sebanyak 22,9% serta angka aktif dari procaspase3) merupakan jenis 1 mortalitas sebesar 13,7% per tahun . Kasus caspase mamalia yang paling dimengerti kanker di Propinsi Jawa Tengah ditemukan spesifisitas dan perannya pada apoptosis4,5,6. sebanyak 22.857 kasus (7,13 per 1000 Pada sel yang mengalami apoptosis, caspase- penduduk) dengan insidensi kanker payudara 3 merupakan eksekutor utama yang dapat sebesar 3,45 per 1000 penduduk pada tahun diaktivasi oleh kedua jalur baik itu jalur 20062. ekstrinsik Pertumbuhan dikendalikan oleh payudara keseimbangan normal maupun intrinsik7. Untuk antara mendeteksi dan menilai aktivitas apoptosis proliferasi dan apoptosis sel. Apoptosis pada jaringan, caspase-3 terbukti merupakan adalah proses regulasi kematian sel untuk metode pewarnaan imunohistokimia yang mengontrol jumlah sel dan menghilangkan mudah, sel yang rusak3. sehingga direkomendasikan untuk digunakan Terdapat dua jalur utama apoptosis, stress pathway (intrinsik) dan death-receptor pada sensitif, deteksi dan dan dapat penilaian diandalkan apoptosis 8 jaringan .Peptida yang terkandung dalam 269 Mandala of Health. Volume 5, Nomor 2, Mei 2011 Nurfaiziyah, Ekstrak Tempe Kedelai dan Caspase-3 kedelai bersifat sebagai agen kemopreventif isoflavon dengan fermentasi13. menginduksi ekspresi caspase-3 secara invivo9, genistein, salah satu jenis isoflavon yang banyak karena efek dari Berdasarkan uraian di atas maka dalam dalam penelitian ini akan dikaji tentang efek kedelai, dapat menginduksi apoptosis pada pemberian ekstrak tempe kedelai terhadap sel kanker hati dan kanker payudara manusia ekspresi caspase-3 mencit galur C3H model melalui aktivasi caspase-310.Daidzein yang karsinogenesis payudara. Hasil penelitian ini juga merupakan salah satu jenis isoflavon diharapkan dapat memberikan informasi yang terdapat dalam kedelai terbukti dapat untuk menginduksi tempe kedelai sebagai bahan makanan yang apoptosis terdapat kedelai sel-sel kanker payudara melalui jalur mitokondria dalam 11 kaskade apoptosis sel . dapat berpotensi antikanker pemanfaatannya Konsumsi kedelai di Indonesia cukup meningkatkan dan sebagai penggunaan rekomendasi terapi ajuvan kanker. tinggi dan Indonesia merupakan negara produsen terbesar di dunia serta menjadi METODE PENELITIAN pasar kedelai terbesar di Asia. Sebanyak 50 Penelitian ini menggunakan 24 mencit persen kedelai di Indonesia dikonsumsi galur C3H betina dengan berat badan 16-24 dalam bentuk tempe, 40 persen tahu, dan 10 gram, dan umur 12-16 minggu dalam persen dalam bentuk produk lain (tauco, keadaan sehat, ekstrak tempe yang dibuat kecap, dan lain-lain). Konsumsi tempe di dari tempe yang dikeringkan dan dimaserasi Indonesia saat ini diduga sekitar 6,45 kg per menggunakan pelarut ethanol yang dibuat di orang per tahun12. Tempe merupakan Laboratorium Biologi Farmasi FKIK, makanan hasil fermentasi kedelai yang Unsoed serta preparat jaringan yang dibuat banyak tersedia dan dikonsumsi secara luas oleh penduduk khususnya di Indonesia dan juga di berbagai belahan dunia lain. Akhirakhir ini konsumsi tempe cukup meningkat, tidak hanya di Indonesia tetapi juga di Amerika Serikat dan Eropa. Mayoritas isoflavon yang berasal dari kacang-kacangan memiliki aktifitas hormone alami dan efek anti kanker, meskipun demikian, penelitian yang dilakukan mengindikasikan berasal dari di Nanjing bahwa tempe University isoflavon memiliki yang aktivitas antitumor lebih kuat dibandingkan dengan dari jaringan tumor mencit dengan formalin, bahan-bahan pembuatan preparat, akuades, blok parafin jaringan, dan antibodi primer rabbit polyclonal anti caspase-3. Penelitian ini menggunakan metode eksperimental laboratorium terhadap hewan coba dengan menggunakan post test only with control group design. Hewan coba dibagi dalam 4 macam perlakuan yaitu: kelompok kontrol negatif (K) diinduksi sel tumor dan diberi palsebo berupa akuades 0,2 ml/20 gBB mencit/hari selama 2 minggu; kelompok perlakuan 1 (P1) diinduksi sel 270 Mandala of Health. Volume 5, Nomor 2, Mei 2011 Nurfaiziyah, Ekstrak Tempe Kedelai dan Caspase-3 tumor dan diberi ekstrak tempe dengan dosis Nilai median dan nilai minimum dan 12 mg/20gBBmencit/hari selama 2 minggu; maksimum setiap kelompok disajikan dalam kelompok perlakuan 2 (P2) diinduksi sel Tabel 1. Kelompok kontrol memiliki nilai tumor dan diberi ekstrak tempe dengan dosis median 4 dan nilai minimum-maksimum 0-5, 24 mg/20gBBmencit/hari selama 2 minggu; kelompok perlakuan 1 nilai median 5 dan dan kelompok perlakuan 3 (P3) diinduksi sel nilai minimum-maksimum 0-6, kelompok tumor dan diberi ekstrak tempe dengan dosis perlakuan 2 dan 3 memiliki nilai yang sama 48 mg/20gBBmencit/hari selama 2 minggu. yaitu 4 untuk median dan nilai min-mak 0-6. Pada akhir penelitian dilakukan terminasi dengan menggunakan eter chamber kemudian dilakukan pembuatan preparat imunohistokimia caspase-3.Tabulasi ekspresi caspase-3 dilakukan per lapang pandang, sehingga didapatkan 200 data dari 20 preparat caspase-3. Kemudian dilakukan uji Tabel 1. Median dan nilai minimum maksimum Allred score setiap kelompok Kelompok Median Kelompok Kontrol Kelompok Perlakuan 1 Kelompok Perlakuan 2 Kelompok Perlakuan 3 4 Nilai Minimum 0 Nilai Maksimum 5 5 0 6 4 0 6 4 0 6 normalitas data dengan Kolmogorov-Smirnov normal Analisis bivariat dilakukan dengan dilanjutkan dengan analisis univariat dan menggunakan uji nonparametrik Kruskal- analisis bivariat dengan menggunakan uji Wallis nonparametrik Kruskal- Wallis. Perbedaan menunjukkan hasil yang bermakna antara rerata ekspresi cascape-3 pada tiap kelompok kelompok dianalisis menggunakan Post hoc uji Mann- perlakuan. Analisis dilanjutkan dengan Post Whitney. Nilai p bermakna bila p < 0,05 hoc uji Mann-Whitney dengan hasil seperti dengan tingkat kepercayaan 95%. Nampak pada tabel 2. Apabila sebaran data tidak HASIL DAN PEMBAHASAN Pembacaan preparat dilakukan oleh dua orang (interobserver) untuk dengan berada di atas nilai 0,80 yang berarti keandalan dan kesahihannya bernilai baik. kelompok p K - P1 K - P2 K - P3 P1 - P2 P1 - P3 P2 - P3 0,021 0,009 0,361 0,834 0,203 0,199 menilai keandalan dan kesahihan kedua data preparat caspase-3 ini adalah 0,884 atau dengan (p<0,05) Antar Kelompok (reliabilitas) dan sahih (validitas). Untuk Kappa yang didapatkan untuk pembacaan kontrol 0,046 Tabel 2. Hasil uji beda Allred score antar kelompok mendapatkan hasil pemeriksaan yang andal dilakukan perhitungan nilai Kappa. Nilai p= Allred score kelompok perlakuan 1 (P1) adalah lebih tinggi secara bermakna dibandingkan (p=0,021), kelompok dan pada kontrol (K) kelompok P2 271 Mandala of Health. Volume 5, Nomor 2, Mei 2011 dibandingkan Didapatkan apoptosis yang lebih tinggi dibandingkan perbedaan tidak bermakna pada kelompok P3 dengan genistein dan daidzein pada jaringan dengan kanker prostat. K K (p=0,009). Nurfaiziyah, Ekstrak Tempe Kedelai dan Caspase-3 (p=0,361), P2 dengan P1 (p=0,834), P3 dengan P1 (p=0,203), dan Berbagai keunggulan ekstrak kedelai kelompok P3 dengan P2 (p=0,199). Hal ini secara keseluruhan dibandingkan dengan menunjukkan senyawa aktif isoflavon seperti genistein dan tempe bahwa kedelai pemberian dengan mg/20gBBmencit/hari dan mg/20gBBmencit/hari selama setelah transplantasi teraktivasinya dosis 12 daidzein dosis 24 diperkirakan 2 tumor ekspresi ekstrak seperti nampak disebabkan di oleh atas ini interaksi minggu diantara berbagai bahan fitokimia di dalam memacu kedelai utuh yang bekerja secara sinergis dan caspase-3 yang memberikan keuntungan lebih. Sebaliknya, merupakan penanda untuk aktivitas apoptosis interaksi antar senyawa ini juga mungkin pada tumor kelenjar susu mencit C3H. mempengaruhi aktivitas biologisnya14. Lebih pemberian jauh lagi Lu et al. (2009) melakukan ekstrak tempe kedelai terhadap ekspresi penelitian untuk membandingkan aktivitas caspase-3 yang merupakan marker untuk anti kanker isoflavone yang diekstrak dari aktivitas apoptosis ini menunjukkan hasil tempe dan isoflavone yang diekstrak dari yang bermakna pada uji Kruskal-Wallis kedelai. Hasil penelitiannya menunjukkan dengan nilai p=0,046. Hal ini mendukung bahwa isoflavone yang berasal dari tempe berbagai penelitian yang mengemukakan memiliki aktivitas antikanker lebih tinggi bahwa isoflavon kedelai memiliki aktivitas dibandingkan dengan isoflavone kedelai. Hal anti kanker dengan menginduksi apoptosis. ini diindikasikan dikarenakan peningkatan Penelitian ini juga menunjukkan bahwa kandungan senyawa selain isoflavon yang ekstrak memiliki aktivitas antikanker setelah proses Hasil penelitian tempe efek kedelai yang memiliki kandungan tinggi isoflavon memiliki efek fermentasi pada tempe. yang sejalan dengan senyawa isoflavon baik Keunggulan kandungan tempe lainnya itu genistein maupun daidzein, terhadap efek seperti dikemukakan dalam Nout dan Kiers. anti (2005) adalah adanya 3-hydroxyanthranilic kanker kedelai yang ditimbulkan. Ekstrak keseluruhan, yang mengandung acid (HAA) yang dibentuk oleh campuran berbagai jenis isoflavon dan mikroorganisme dalam proses fermentasi kandungan memiliki tempe. HAA dilaporkan memiliki efek tinggi sitosidal dan menginduksi apoptosis pada sel dibandingkan dengan genistein atau daidzein kanker hati manusia, sedangkan glukolipid saja. Seperti dikemukakan oleh penelitian yang terdapat di dalam tempe dilaporkan Hsu et al. (2009) yang menunjukkan bahwa menghambat proliferasi sel tumor pada ekstrak mencit. Terganggunya membran mitokondria aktivitas lainnya terbukti antikarsinogen kedelai lebih menginduksi tingkat 272 Mandala of Health. Volume 5, Nomor 2, Mei 2011 Nurfaiziyah, Ekstrak Tempe Kedelai dan Caspase-3 yang melepaskan faktor penting seperti (HSPs) sitokrom-c merupakan kunci berlangsungnya penyusunan dan pembentukan, degradasi, jalur apoptosis intrinsik. Reactive oxygen dan translokasi protein. Selama sinyaling NF- species (ROS) terdapat di dalam dan disekitar κB, HSP90 membentuk skompleks dengan mitokondria dan dikenal sebagai produk Cdc37 sampingan proses oksidatif selular normal. translokasi TNF-dependent, dan aktivasi dan ROS diindikasikan dapat meregulasi inisiasi biosintesis IKB 9. sinyaling apoptosis. Daidzein menginduksi apoptosis dengan bersamaan menghasilkan dengan gangguan up-regulasi dan menyebabkan sitokrom-c bax mitokondria ke mengaktivasi dalam caspase-9 potensial sebaliknya Teraktivasinya melepaskan sitosol caspase-9 berperan lemah menghambatnya16. dan aktivitas juga antiestrogenik15. Isoflavon diketahui Kemampuan isoflavon berikatan dengan ER- caspase-7. β 20 kali lebih tinggi dibandingkan dengan menimbulkan ER-α. Aktivitas berikatan intrinsik atau jalur mitokondria . selektif karena dengan isoflavon senyawa ER-α ini yang menstimulasi proliferasi pada sel-sel kanker payudara tapi Penelitian lain yang menguji turunan yaitu dimethylbenz[α]anthracene 7,12(DMBA) terbukti dapat menghambat ekspresi HSP90 yang menekan menekan proliferasi pada dosis namun sebaliknya, tinggi15. Allred score kelompok perlakuan 1 (P1) ekspresi VEGF. Penekanan NF-κB dikenal dibandingkan sebagai (p=0,021), kanker. rendah berlawanan dengan estrogen pada dosis p21, p53, dan caspase-3, serta menghambat kemopreventif ER-β16. melalui Fitoestrogen dapat berefek seperti estrogen jalur aktivasi NF-κB, menginduksi ekspresi aktivitas aktivitas yang 11 bahwa memiliki memiliki aktivitas selektivitas yang baik. diinduksi daidzein terjadi melalui jalur menunjukkan dalan Fitoestrogen dapat meniru efek estrogen atau menguntungkan kedelai melalui penting yaitu asumsi bahwa aktivitas apoptosis yang isoflavon apoptosis Fitoestrogen estrogenik sehingga dan yang ROS transmembran mitokondria, down-regulasi bcl-2, meregulasi lebih tinggi secara kelompok dan pada bermakna kontrol (K) kelompok P2 Berbagai penelitian menunjukan bahwa heat dibandingkan shock protein 90 (HSP90) merupakan suatu perbedaan tidak bermakna pada kelompok P3 molekul dengan yang merupakan salah satu K K (p=0,009). (p=0,361), P2 Didapatkan dengan P1 komponen dari kompleks IκB kinase (IKK) (p=0,834), P3 dengan P1 (p=0,203), dan yang berperan penting dalam aktivasi NF-κB. kelompok P3 dengan P2 (p=0,199). Hal ini HSP90 juga menstabilisasi protein-protein menunjukkan penting yang terlibat di dalam kontrol siklus tempe kedelai dengan dosis 12 mg/20 g BB bahwa pemberian ekstrak sel dan apoptosis. Heat schock proteins 273 Mandala of Health. Volume 5, Nomor 2, Mei 2011 Nurfaiziyah, Ekstrak Tempe Kedelai dan Caspase-3 mencit/hari dan dosis 24 mg/20 g BB bahwa kondisi tumor semakin memburuk, mencit/hari perlu dilihat lagi selama 2 minggu setelah hubungannya dengan transplantasi tumor meningkatkan ekspresi aktivitas proliferasi jaringan. Apalagi jika caspase-3 yang merupakan penanda untuk kita lihat dari bentuk makroskopis kelompok aktivitas apoptosis pada tumor kelenjar susu P3, tampak bahwa dibandingkan kelompok- mencit C3H dibandingkan dengan kelompok kelompok lainnya, P3 mengalami penurunan kontrol. Uji perbedaan yang menunjukkan volume tumor pada akhir perlakuan. Adapun hasil yang tidak bermakna antar kelompok keterbatasan dari penelitian ini yaitu tidak yang lain disebabkan oleh aktivitas apoptosis dilakukannya yang tidak terlalu meningkat atau bahkan proliferasi jaringan sehingga tidak dapat menurun pada dosis perlakuan yang lebih dibandingkan dengan aktivitas apoptosis besar. Hal ini dapat dijelaskan bahwa selama untuk melihat perkembangan kondisi tumor proses karsinogenesis pada jaringan epitelial, yang sebenarnya. pemeriksaan aktivitas terjadi akumulasi mutasi genetik sehingga fungsi selular menghilang. Sekilas KESIMPULAN diperkirakan bahwa apoptosis yang rendah Ekstrak tempe kedelai (Glycine max) dihubungkan dengan buruknya prognosis, meningkatkan ekspresi caspase-3 mencit namun (Mus ternyata apoptosis mengalami musculus) galur C3H model peningkatan pada tumor-tumor ganas. Hal ini karsinogenesis payudara pada kelompok lebih tampak pada tumor dengan grade tinggi perlakuan dibandingkan dengan kelompok yang diikuti dengan aktivitas proliferasi yang kontrol. Dosis efektif minimal ekstrak tempe tinggi. Hal ini menunjukkan bahwa kontrol yang antara proliferasi diperhatikan. memberikan efek meningkatkan dan apoptosis harus ekspresi caspase-3 secara bermakna adalah Tingginya apoptosis pada 12 mg/20gBBmencit/hari tumor dihubungkan dengan angka survival yang buruk. Untuk itulah, dalam UCAPAN TERIMA KASIH mengevaluasi pertumbuhan dan pengurangan Ucapan terimakasih disampaikan massa tumor terhadap respon kemoterapi, kepada DIKTI atas dukungan dana penelitian radioterapi, dan terapi hormonal diperlukan yang diberikan, Laboratorium Biologi proliferasi17. farmasi UNSOED dan Laboratorium Patologi Diketahui bahwa genistein yang diekstrak Anatomi UNSOED untuk penyediaan alat dari tempe menunjukkan efek antiproliferatif dan bahan penelitian serta Laboratorium kuat pada sel endotel pembuluh darah secara Imunopatologi Patologi Anatomi Fakultas in vitro18. Tidak meningkat atau bahkan Kedokteran Universitas Indonesia untuk semakin berkurangnya aktivitas apoptosis pengadaan hewan coba dan pembuatan setelah perawatan, tidak serta-merta berarti preparat. penilaian apoptosis dan 274 Mandala of Health. Volume 5, Nomor 2, Mei 2011 DAFTAR PUSTAKA 1. Ferlay, J. et al.. 2008. Globocan 2008 Cancer Incidence and Mortality Worldwide: IARC CancerBase No. 10. (On-line). Diperoleh dari: http://globocan.iarc.fr. Diakses 6 November 2010. 2. WHO. 2009. (On-line). Diperoleh dari:http://www.who.int/mediacentre/factsheet s/fs297/en/. Diakses 6 November 2010. 3. Parton, M., M. Dowsett., I. Smith. 2001. Studies of Apoptosis in Breast Cancer. BMJ. 322: 1528-32 4. Fan, T.J., L.H. Han., R.S. Cong., and J. Liang. 2005. Caspase Family Proteases anApoptosis. Acta Biochim Biophys Sin. 37(11): 719-727. 5. Croce, C.M. 2008. Oncogenes and Cancer. N Engl J Med. 358: 502-511. 6. Porter, A.G., and R.U. Janicke. 1999. Emerging Roles of Caspase-3 in Apoptosis. Cell Death and Differentiation. 99-104 7. Ghavami, G., M. Hashemi., S.R. Ande., B. Yeganeh., W. Xiao., M. Eshraghi., C.J. Bus.,K. Kadkhoda., E. Wiechec., A.J. Halayko., M. Los. 2009. Apoptosis and Cancer: Mutations within Caspase Genes. J Med Genet. 46: 497-510. 8. Duan, W.R. et al. 2003. Comparison of Immunohistochemistry for Activated Caspase3 and Cleaved Cytokeratin 18 with The TUNEL Method for Quantification of Apoptosis in Histological Sections of PC-3 Subcutaneous Xenografts. The Journal of Pathology. 199 (2): 221-228. 9. Park, K. et al.. 2009. Isoflavone-Deprived Soy Peptide Suppresses Mammary Tumorigenesis by Inducing Apoptosis. Experimental and Molecular Medicine. 41(6):371-380. 10. Sarkar, F.H., and Y. Li. 2003. Soy Isoflavones and Cancer Prevention. Cancer Investigation. 21(5): 744-757. Nurfaiziyah, Ekstrak Tempe Kedelai dan Caspase-3 11. Jin, S., Q.Y. Zhang., X.M. Kang., J.X. Wang., and W.H. Zhao. 2009. Daidzein Induces MCF-7 Breast Cancer Cell Apoptosis Via The Mitochondrial Pathway: Original. Annals of Oncology doi:10.1093/annonc/mdp49 12. Astawan, M. 2003. Tempe: Cegah Penuaan & Kanker Payudara. (on-line). Kompas. Diperoleh dari: http://www.kompas.co.id/kesehatan/news/030 7/03/092312.htm. Diakses 23 Juni 2010. 13. Lu, Y. et al. 2009. Study on The Inhibition of Fermented Soybean to Cancer. Journal of Northeast Agricultural University. 16(1): 2528. 14. Hsu, A., T.M. Bray., W.G. Helferich., D.R. Doerge., E. Ho. 2010. Differential Effects of Whole Soy Extract and Soy Isoflavones on Apoptosis in Prostate Cancer Cells. Experimental Biology and Medicine. 235: 9097. 15. Sharma, A.K. et. al. 2010. Role of Phytoestrogen in Treatment of Cancer: AReview. International Journal of Pharma Reasearch & Development. 2(9). Barlow, J., J.A.P. Johnson., L. Scofield. 2007. Early Life Exposure to Phytoestrogen Daidzein and Breast Cancer Risk in Later years. BCERC COTC Fact Sheet. 16. Xiao, C.W. 2008. Health Effects of Soy Protein and Isoflavones in Humans. J. Nutr. 138: 1244S-1249S. 17. Parton, M., M. Dowsett., I. Smith. 2001. Studies of Apoptosis in Breast Cancer. BMJ. 322: 1528-32. 18. Kiriakidis, S. et al. 2005. Novel Tempeh (Fermented Soybean) Isoflavones Inhibit In Vivo Angiogenesis in The Chicken Chorioallantoic Membrane Assay. British Journal of Nutrition. 93: 317-323. 275