BAB II KAJIAN PUSTAKA 2.1 Teori Proses Penuaan Proses menua

BAB II
KAJIAN PUSTAKA
2.1 Teori Proses Penuaan
Proses menua tidak terjadi dengan sendirinya tanpa penyebab, banyak
faktor yang terjadi baik secara internal maupun eksternal yang berpengaruh
mempercepat proses penuaan. Sejak tahun 1950 mulai diteliti berbagai faktor
yang mempengaruhi kualitas hidup agar tetap baik di usia lanjut. Modifikasi
gaya hidup yang sehat harus dilakukan, seperti : tidak merokok, meningkatkan
aktivitas fisik, mengatur pola makan, agar memiliki kualitas hidup yang baik di
usia lanjut. Beberapa penelitian menyimpulkan diperlukan pemberdayaan diri,
membudayakan pola hidup sehat akan meningkatkan kualitas hidup (Franklin,
2009)
Ilmu Kedokteran Anti-Penuaan menciptakan paradigma baru terhadap
proses penuaan dan penanganannya. Ke depannya Ilmu Kedokteran AntiPenuaan memberikan janji untuk mengatasi ketidakmampuan, deformitas,
nyeri, penyakit dan kesedihan di masa tua (Goldman dan Klatz, 2003). Penuaan
dapat dianggap atau diperlakukan sebagai suatu penyakit yang dapat dicegah,
diobati dan bahkan dikembalikan ke keadaan semula (Pangkahila, 2007)
Terdapat empat teori utama yang menjelaskan terjadinya proses
penuaan, walaupun tidak ada yang menjelaskan secara lengkap mengapa terjadi
proses penuaan. Teori tersebut saling melengkapi satu dengan yang lainnya.
2.1.1
Teori Radikal Bebas
Radikal bebas adalah suatu molekul yang mempunyai satu atau lebih
elektron tidak berpasangan pada orbit luarnya, dapat bereaksi dengan molekul
lain, menimbulkan reaksi berantai yang sangat destruktif (Goldman dan Klatz,
2003)
Radikal bebas bersifat sangat reaktif. Radikal bebas akan merusak
membran sel, DNA, dan protein. Beribu-ribu studi mendukung ide bahwa
radikal bebas mempunyai konstribusi yang besar pada terjadinya penyakit yang
berhubungan dengan proses penuaan seperti penyakit jantung, hipertensi,
kanker .
Radikal bebas merusak struktur membran sel, menghasilkan produk sisa,
termasuk substrat yang dikenal sebagai lipofuscins. Jumlah lipofuscins yang
tinggi dalam tubuh akan memberikan warna kulit yang gelap pada daerah
tertentu, dikenal sebagai age spots; indikasi residu metabolit yang besar
bersumber dari kerusakan sel. Lipofuscins mengganggu sintesis DNA dan
RNA, mempengaruhi sintesis protein (menurunkan energi dan menghambat
pembentukan massa otot), merusak enzim seluler yang diperlukan untuk proses
kimia vital dalam tubuh (Goldman dan Klatz, 2003).
Kerusakan yang ditimbulkan akibat radikal bebas dimulai ketika lahir
dan terus berlanjut hingga meninggal. Saat muda dampak yang ditimbulkan
bersifat minimal, karena tubuh memiliki mekanisme perbaikan dan penggantian
sel yang berfungsi baik. Dengan bertambahnya usia akumulasi kerusakan akibat
radikal bebas akan mengganggu metabolisme sel, menyebabkan mutasi sel yang
dapat menimbulkan kanker dan kematian.
Radikal
bebas
akan
memepengaruhi
peroksidasi
lipid
yang
menyebabkan produksi MDA yang mengikat protein dan menyebabkan
gangguan fungsi biologik protein tersebut. Radikal bebas juga berkaitan dengan
penyakit usia lanjut seperti aterosklerosis, penyakit Parkinson, penyakit
Alzheimer, dan gangguan fungsi kekebalan tubuh (Pangkahila, 2007).
Radikal bebas terjadi akibat reaksi oksidasi yaitu proses penambahan
oksigen kedalam substrat. Oksigen berlebih merupakan sumber radikal bebas.
Substrat untuk mencegah efek buruk radikal bebas dikenal sebagai antioksidan.
Antioksidan melindungi sel dengan menetralkan radikal bebas (Bagiada, 2001).
2.1.2 Teori Wear and Tear
Ahli biologi dari Jerman, Dr.August Weisman, memperkenalkan teori
ini pada tahun 1882. Menurut teori ini, tubuh dan sel akan rusak karena
digunakan atau disalahgunakan. Organ tubuh seperti hati, ginjal, kulit, lambung
akan menurun fungsinya karena toksik dalam makanan, lingkungan, sinar
ultraviolet, stres fisik dan emosional. Kerusakan terjadi dalam sel sampai ke
organ.
Penyalahgunaan organ tubuh akan mempercepat kerusakan, oleh kerena
penggunaan secara alamipun akan merusak organ. Pada masa muda sistem
pemeliharaan dan perbaikan mampu melakukan kompensasi terhadap kerusakan
berlebih. Dengan bertambahnya umur, tubuh mulai kehilangan kemampuan
memperbaiki kerusakan. Teori ini meyakini pemberian suplement dan
pengobatan yang lebih awal akan membantu mengendalikan proses penuaan.
Mekanismenya dengan merangsang kemampuan tubuh untuk melakukan
perbaikan dan mempertahankan organ tubuh dan sel .
2.1.3 Teori Neuroendokrin
Pada usia muda berbagai hormon bekerja dengan baik mengendalikan
berbagai fungsi organ tubuh, sehingga berfungsi optimal (Goldman and Klatz,
2003).
Hormon bersifat vital dalam mengatur dan memperbaiki fungsi tubuh.
Ketika manusia menjadi tua, produksi hormon juga menurun, akibatnya
berbagai
fungsi
tubuh
terganggu.
Growth
hormone
yang membantu
pembentukan massa otot, testosteron, hormon tiroid akan menurun tajam pada
usia tua. Ditandai dengan rasio lemak dan otot yang meningkat. Penurunan
fungsi hormon yang tajam dapat diatasi dengan therapi sulih hormon yang
membantu mengembalikan fungsi hormon tubuh sehingga memperlambat
proses penuaan
2.1.4 Teori Kontrol Genetika
Individu
terlahir
dengan
kode
genetika
yang
spesifik,
yang
mempengaruhi tipe fisik serta fungsi mental individu tersebut. Faktor genetik
yang berperan menentukan umur harapan hidup dan proses penuaan masing
masing individu. Di analogikan individu lahir dengan mesin yang terprogram
untuk merusak diri sendiri. Tiap individu memiliki jam biologi yang telah diatur
waktunya untuk hidup dalam waktu tertentu. Berhentinya jam biologi
merupakan tanda individu mengalami proses penuaan kemudian meninggal
(Goldman and Klatz, 2003). Teori ini terfokus pada pada kode genetik yang ada
dalam DNA, meskipun seluruh aspek diwariskan dalam gen tiap individu,
waktu jam biologis tergantung pula pada peristiwa dan pola hidup individu
tersebut.
Ilmu kedokteran anti penuaan melakukan upaya mencegah kerusakan
gen serta memperbaiki kerusakan yang terjadi. Melalui terapi gen diharapkan
dapat membantu membebaskan diri dari takdir genetika terhadap beberapa
penyakit keturunan
2.2 Radikal Bebas
2.2.1 Definisi Radikal Bebas
Secara biokimia, proses pelepasan elektron dari suatu senyawa disebut
oksidasi. Sementara proses penangkapan elektron disebut reduksi. Senyawa
yang dapat menerima atau menarik elektron disebut oksidan. Oksidan dapat
mengganggu integritas sel karena dapat bereaksi dengan komponen-komponen
sel yang penting untuk mempertahankan kehidupan sel, maupun komponen
struktural
Sering kali pengertian oksidan dan radikal bebas dianggap sama karena
keduanya memiliki kemiripan sifat. Kedua jenis senyawa ini memiliki aktivitas
yang sama dan memberikan akibat yang hampir sama tetapi dengan proses yang
berbeda (Winarsi, 2007). Walaupun ada kemiripan dalam sifatnya namun dari
sudut kimia keduanya harus dibedakan. Oksidan dalam pengertian ilmu kimia
adalah senyawa penerima elektron (electron acceptor), yaitu senyawa yang
dapat menarik elektron. Sebaliknya radikal bebas adalah atom molekul
(kumpulan atom) yang memiliki elektron yang tidak berpasangan atau unpaired
electron.
Sifat
radikal
bebas
yang
mirip
dengan
oksidan
adalah
kecenderungannya untuk menarik elektron. Itulah sebabnya, radikal bebas
digolongkan dalam oksidan. Namun tidak setiap oksidan adalah radikal bebas (
Suryohudoyo,2000)
Oksidan yang dapat merusak sel berasal dari berbagai sumber yaitu :
1. Yang berasal dari tubuh sendiri, yaitu senyawa yang berasal dari proses
fisiologis, namun oleh karena suatu sebab terdapat dalam jumlah banyak
2. Yang berasal dari proses peradangan.
3. Yang berasal dari luar tubuh seperti polutan, obat-obatan
Yang dimaksud dengan radikal bebas adalah
suatu senyawa atau
molekul yang mengandung satu atau lebih elektron yang tidak berpasangan
pada orbital luarnya. Radikal bebas lebih berbahaya dibandingkan dengan
senyawa oksidan non radikal .
2.2.2 Sifat-sifat Radikal Bebas
Radikal bebas memiliki dua sifat, yaitu :
1.
Reaktivitas tinggi, karena kecenderungannya menarik elektron.
2.
Dapat mengubah suatu melokul menjadi suatu radikal.
Berkaitan dengan tingginya reaktivitas senyawa radikal bebas tersebut
mengakibatkan terbentuknya senyawa radikal baru. Bila radikal baru bertemu
molekul lain akan terbentuk radikal baru lagi, dan seterusnya sehingga akan
terjadi reaksi berantai (chain reaction). Bila elektron yang berikatan dengan
radikal bebas berasal dari senyawa yang berikatan kovalen akan sangat
berbahaya karena ikatan digunakan bersama–sama pada orbital luarnya.
Umumnya senyawa yang memiliki ikatan kovalen adalah molekul-molekul
besar seperti lipid, protein dan DNA. Diantara senyawa oksigen reaktif, radikal
hidroksil merupakan senyawa yang paling berbahaya karena reaktivitasnya
sangat tinggi.
Radikal hidroksil dapat merusak tiga jenis senyawa yang penting untuk
memepertahankan integritas sel yaitu :
1.
Asam lemak, khususnya asam lemak tak jenuh yang merupakan komponen
penting fosfolipid penyusun membran.
2.
DNA, yang merupakan pembawa genetik sel
3.
Protein, yang memegang berbagai peran penting seperti enzim, reseptor,
antibodi, sitoskeleton.
Dari ketiga molekul target tersebut yang paling rentan terhadap serangan
radikal bebas adalah asam lemak tak jenuh. Senyawa radikal bebas di dalam tubuh
dapat merusak asam lemak tak jenuh ganda pada membran sel. Akibatnya dinding
sel menjadi rapuh.senyawa oksigen reaktif ini juga mampu merusak bagian dalam
pembuluh
darah
sehingga
meningkatkan
pengendapan
kolesterol
dan
menimbulkan aterosklerosis. Senyawa radikal bebas ini berpotensi merusak basa
DNA sehingga mengacaukan sistem info genetika, dan berlanjut pada
pembentukan sel kanker. Jaringan lipid juga akan dirusak oleh senyawa radikal
bebas sehingga terbentuk peroksida yang memicu munculnya penyakit
degeneratif.
Komponen terpenting membran sel adalah fosfolipid, glikolipid dan
kolesterol. Dua komponen pertama mengandung asam lemak tak jenuh (asam
linoleat, linolenat arakidonat) sangat rawan terhadap serangan radikal terutama
radikal hidroksil, yang dapat menimbulkan reaksi rantai yang dikenal dengan
Lipid peroxidation
Peroksidase lipid
LH
:
+ • OH ------ H + H2O
Asam lemak
L•
+
Radikal lipid
O2 ------ LOO•
Radikal peroksilipid
LOO• + LH -------- L• + L OOH dan seterusnya
Akibat akhir dari rantai ini adalah terputusnya rantai asam lemak menjadi
berbagai senyawa yang bersifat toksik terhadap sel, antara lain berbagai macam
aldehide, seperti Malondialdehida (MDA).
2.2.3 Tahapan terbentuknya Radikal Bebas
Secara umum, tahapan reaksi pembentukan radikal bebas melalui 3
tahapan reaksi (Winarsi, 2007) yaitu:
1.
Tahap inisiasi, yaitu awal pembentukan radikal bebas.
Misal:
Fe ++ + H2O2 -----. Fe +++ + OH - + • OH
2.
Tahap propagasi, yaitu pemanjangan rantai radikal.
3.
Tahap terminasi, yaitu bereaksinya senyawa radikal dengan radikal lain
atau penangkap radikal, sehingga potensi propagasi rendah.
Reduksi oksigen memerlukan pengalihan empat elektron (elektron
transfer). Pengalihan ini tidak dapat sekaligus tetapi dalam empat tahapan, yang
setiap tahapan hanya melibatkan pengalihan satu elektron. Kendala yang
mengharuskan oksigen hanya dapat menerima satu elektron setiap tahap
menyebabkan terjadinya dua hal yaitu :
1.
Kurangnya reaktif oksigen
2.
Terjadinya senyawa senyawa oksigen
reaktif
seperti
O2 • ( ion
peroksida), H2O2 ( hydrogen peroksida ) , • OOH ( radikal peroksil)
Reaksi–reaksi di bawah ini merupakan pengalihan satu elektron senyawasenyawa oksigen. Pembentukan senyawa oksigen reaktif tersebut secara singkat
dapat sebagai berikut :
O2 + e- -------- O2 - •
• OOH
O2
+ e- + H+ ------
O2
+ 2e- + 2 H + ------- H2O2
O2
+ 3 e- + 3H + -------- • OH + H2O
O2
+ 4 e- + 4H+ -------- 2 H2O
Dari reaksi–reaksi diatas terlihat bahwa ion superoksida, radikal peroksil,
hidrogen peroksida, dan radikal hidroksil terjadi karena pengalihan elektron yang
kurang sempurna pada saat terjadi reduksi oksigen.
2.2.4 Peranan radikal bebas dalam proses penuaan
Saat usia muda terdapat keseimbangan antara radikal bebas dan pertahanan
antioksidan, seiring dengan pertambahan usia keseimbangan terganggu, oleh
karena berkurangnya cadangan antioksidan dan produksi berlebih dari radikal
bebas (Saxena dan Lal, 2006). Senyawa oksigen reaktif diproduksi terus menerus
di dalam organisme aerobik sebagai hasil dari metabolisme energi normal. Target
utama radikal bebas adalah protein, asam lemak tak jenuh dan lipoprotein, serta
unsur DNA termasuk karbohidrat. Dari ketiga hal diatas yang paling rentan adalah
asam lemak tak jenuh. Senyawa radikal bebas dalam tubuh dapat merusak asam
tak jenuh ganda pada membran sel. Akibatnya sel menjadi rapuh (Pasupathi,
2009).
Berbagai kemungkinan bisa diakibatkan oleh kerja radikal bebas.radikal
bebas memiliki reaktivitas tinggi, sangat tidak stabil dan berumur singkat,
sehingga keberadaannya sulit dideteksi. Dengan reaktivitasnya yang tinggi,
radikal bebas akan segera menyerang komponen seluler yang berada di
sekelilingnya, baik berupa senyawa lipid, lipoprotein, (protein, karbohidrat, RNA
maupun DNA). Senyawa radikal bebas dapat merusak asam lemak tak jenuh
ganda pada membran sel, sehingga mengakibatkan dinding sel menjadi rapuh.
Senyawa ini juga berpotensi merusak basa DNA sehingga mengacaukan sistem
informasi genetika dan berlanjut pada pembentukan sel kanker, yang berkibat
lebih jauh adalah terjadinya kerusakan struktur dan fungsi sel.
Akibat ketidakseimbangan antara jumlah antioksidan dan senyawa radikal
bebas akan mengakibatkan kerusakan stres oksidatif (Arief, 2010). Pada keadaan
inilah perusakan tubuh terjadi oleh radikal bebas. Senyawa radikal mengoksidasi
dan menyerang komponen lipid membran, senyawa ini merusak tiga jenis
senyawa yang penting untuk mempertahankan integritas sel seperti asam lemak
tak jenuh yang menyusun membran sel (fosfolipid), DNA (perangkat genetik) dan
protein (enzim, reseptor, antibodi) (Fouad, 2007).
Radikal bebas yang bereaksi dengan komponen biologis dalam tubuh akan
menghasilkan senyawa teroksidasi. Banyaknya senyawa teroksidasi dapat
digunakan sebagai indeks karakteristik stress oksidatif. Belleville-Nabet
melaporkan molekul DNA yang teroksidasi akan menyebabkan penuaan (aging)
dan kanker. Jika yang teroksidasi protein baik berupa enzim yang terinaktivasi
atau protein yang terpolarisasi, akan terjadi inflamasi (Winarsi, 2007)
Radikal bebas menyebabkan kerusakan oksidatif pada lipid, protein, dan
asam nukleat. Ketidakseimbangan antara antioksidan dan senyawa oksigen reaktif
menghasilkan stress oksidatif, penyebab kanker, penuaan, artherosclerosis, cedera
iskemik, peradangan dan penyakit degeneratif ( Parkinson dan Alzheimer)
(Pangkahila,2007) .
2.3. Stres Oksidatif
2.3.1 Keadaan yang menimbulkan stres oksidatif
Stres oksidatif adalah suatu keadaan ketika jumlah antioksidan tubuh kurang
dari yang diperlukan untuk meredam efek buruk radikal bebas yang dapat
merusak membran sel, protein dan DNA yang berakibat fatal bagi kelangsungan
hidup sel/ jaringan. Bila terjadi dalam waktu yang berkepanjangan akan terjadi
penumpukan hasil kerusakan oksidatif di dalam sel dan jaringan yang
menyebabkan sel/jaringan kehilangan fungsinya dan mati. Penumpukan hasil
kerusakan tadi akan bertambah dengan bertambahnya umur, merupakan penyebab
utama proses penuaaan (Bagiada, 2001)
Prinsip dasar teori ini adalah kehilangan fungsi pada proses penuaan
disebabkan oleh bertambah dan menumpuknya secara irreversible molekul
molekul hasil perusakan oksidatif oleh radikal bebas.
Ketidakseimbangan antara oksidan dan antioksidan, secara potensial dapat
menyebabkan kerusakan. Radikal bebas terbentuk sebagai hasil metabolisme
aerobik normal, namun dapat juga diproduksi dalam jumlah banyak pada keadaan
patofisiologis . Salah satunya adalah aktivitas fisik yang berat atau berlebih dapat
meningkatkan stress oksidatif .
Senyawa oksigen reaktif dapat diproduksi oleh sel dalam kondisi stress
maupun tidak. Pada kondisi tidak stres, terdapat keseimbangan antra proses
pembentukan dan pemusnahan senyawa oksigen reaktif. Sementara pada kondisi
stres, pembentukan senyawa reaktif lebih tinggi di bandingkan pemusnahannya.
Oksigen tereduksi akan membentuk radikal superoksida, hidrogen peroksida dan
hidroksil. Apabila kondisi keseimbangan antara jumlah antioksidan dan senyawa
radikal bebas tidak terpenuhi maka akan mengakibatkan kerusakan oksidatif
(oxidative stress). Stress oksidatif di definisikan sebagai suatu keadaan dimana
tingkat oksigen reaktif yang toksik melebihi pertahanan antioksidan endogen
(Arief, 2010). Pada keadaan inilah terjadi perusakan dalam tubuh oleh radikal
bebas.
2.3.2 Malondialdehid (MDA) sebagai biomaker stres oksidatif
Asam lemak tak jenuh (PUFA) yang memungkinkan untuk fluiditas
membran, berlimpah di
membran selular. Sebuah radikal bebas mengambil
elektron dari membran lipid di sel, memulai serangan radikal bebas pada sel yang
dikenal sebagai peroksidasi lipid. Lipid peroksida dinilai dengan pengukuran
thiobatbituric acid reactive substance (TBARS) di dalam plasma dengan metode
Yagi. Peroksidasi lipid merupakan reaksi rantai yang diinisisasi oleh serangan
radikal bebas pada fosdolipid dan polyunsaturated fatty acid pada membran
seluler atau organel subseluler, menghasilkan pembentukan suatu komplek
aldehid, keton dan hasil polimerisasi yang bereaksi dan merusak biomolekul,
enzim
dan asam
nukleat
yang dapat
menyebabkan penuaan
(aging).
Malondialdehid merupakan salah satu maker yang baik dan banyak digunakan
untuk peroksidasi lipid, diantara aldehid yang reaktif (Saxena & Lal, 2006). Salah
satu konversi oksidatif dari polyunsaturated fatty acid
menjadi produk yang
disebut malondialdehid (MDA) atau lipid peroksida. Lipid peroksida tersebut
ditemukan juga pada manusia sehat, yang mengindikasikan bahwa radikal bebas
oksigen juga diproduksi dalam metabolisme tubuh normal (Pasupathi, 2009).
Target senyawa oksigen reaktif pada ikatan rangkap asam lemak tak jenuh ganda.
Ikatan rangkap pada karbon melemahkan ikatan hidrogen yang memungkinkan
untuk disosiasi hidrogen dengan mudah oleh radikal bebas. Sebuah radikal bebas
akan mengambil elektron tunggal dari hidrogen yang terkait dengan karbon pada
ikatan rangkap, kemudian elektron yang tidak berpasangan akan menjadi radikal
bebas.
Konsentrasi MDA yang tinggi menunjukkan adanya proses oksidasi dalam
membran sel. Radikal bebas dan peroksidasi lipid merupakan produk dengan
waktu paruh yang sangat singkat dan sulit diperiksa secara langsung. MDA
bersifat lebih stabil dan merupakan produk degradasi peroksidasi lipid yang
memiliki waktu hidup lebih lama, sehingga dapat digunakan sebagai biomaker
stres oksidatif yang terjadi.
2.4 Peroksidasi Lipid
Stres oksidatif terjadi pada sel akibat ketidakseimbangan antara prooksidan
dan antioksidan menyebabkan kerusakan pada biomolekul seperti asam nukleat,
protein, struktur karbohidrat dan lemak. Diantara target ini peroksidasi lipid pada
dasarnya bersifat sangat destruktif karena menghasilkan radikal bebas. Proses
peroksidasi lipid terdiri atas tiga fase yaitu inisiasi, propagasi, dan terminasi
(Catala, 2006).
Proses inisiasi adalah proses ketika atom hidrogen dikeluarkan dari molekul
lipid. Beberapa senyawa dapat bereaksi dengan atom hidrogen membentuk radikal
hidroksil (.OH), alkoxyl (RO), peroksil (ROO) mungkin juga H2O. Membran lipid
umumnya adalah fosfolipid tersusun atas asam lemak tak jenuh, mudah terjadi
peroksidasi karena dikeluarkannya grup methylen (-CH2) dari atom hidrogen
yang mengandung hanya satu elektron, sehingga terdapat atom karbon yang tidak
berpasangan (Catala, 2006). Adanya ikatan ganda di dalam asam lemak
melemahkan ikatan C-H pada atom karbon yang berdekatan dengan ikatan ganda,
sehingga mempermudah terjadinya perpindahan atom hidrogen.
Reaksi inisiasi radikal hidroksil (.OH) dengan asam lemak tak jenuh
menghasilkan radikal lipid yang dapat bereaksi dengan molekul oksigen (O2)
membentuk radikal lipid peroksil. Radikal lipid peroksil mengambil hidrogen dari
asam lemak yang berdekatan untuk membentuk lipid hydroperoxide (LOOH)
serta radikal lipid yang kedua. Radikal alkoxyl maupun peroxyl memicu reaksi
berantai peroksidasi lipid dengan mengeluarkan atom hidrogen.
Peroksidasi lipid mengganggu fisiologi membran, menyebabkan gangguan
pada aliran cairan dan permiabilitas, mengubah transport ion serta menghambat
reaksi metabolisme. Peroksidasi lipid merupakan penyebab utama kerusakan sel.
Proses peroksidasi asam lemak terutama terjadi pada membran fosfolipid.
Peroksidasi lipid mengubah psikokemikal lapisan membran lipid menyebabkan
disfungsi sel yang signifikan. Berbagai produk dihasilkan akibat peroksidasi lipid
seperti MDA, 4-hydroxy-2-noneal(HNE), 4-hydroxy-2-hexenal(4-HHE)
Peroksidasi lipid merupakan suatu proses yang rumit dan terjadi secara
bertingkat. Peroksidasi lipid menyebabkan hilangnya asam lemak tidak jenuh
sehingga secara sederhana prinsip pengukuran peroksidasi lipid adalah memeriksa
hilangnya lemak. Hasil akhir peroksidasi lipid (terutama cytotoxic aldehydes)
seperti MDA dan 4-hydroxynonenal dapat menyebabkan kerusakan pada protein
dan DNA (Halliwell, 2002). Banyak cara tersedia untuk mengukur peroksidasi
pada membran, lipoprotein atau asam lemak. Tiap teknik mengukur sesuatu yang
berbeda dan tidak ada metode tunggal sebagai standar baku untuk mengukur
peroksidasi lipid.
2.5 Aktivitas Fisik Berlebih
Olahraga yang teratur dan tepat dapat memepertahankan kebugaran fisik.
Kondisi lingkungan yang memadai dan takaran pelatihan yang tepat untuk setiap
individu meliputi frekuensi,intensitas,tipe dan waktu sangat mendukung untuk
mendapatkan hasil yang maksimal dan resiko yang minimal pada pelatihan
olahraga.Frekuensi pelatihan yang dianjurkan 3-4 kali seminggu dengan intensitas
72%-87% dari denyut jantung maksimal (220-umur) dengan variasi 10 denyut
permenit.Dengan waktu maximum 300 jam dalam seminggu
Aktivitas fisik berlebih dapat meningkatkan stres oksidatif,karena terjadi
peningkatan konsumsi O2 oleh aktivitas otot skletal. Meskipun O2 sangat
dibutuhkan ternyata juga bersifat toksik yang dapat memicu peningkatan Senyawa
Oksigen Reaktif (SOR). Pada organ yang tidak mendapat O2 dan nutrisi yang
cukup akan menimbulkan keadaan iskemik dan kerusakan mikrovaskular.
Keadaan ini disebut dengan Reperfusion Injury ,yang memicu terjadinya
kerusakan jaringan dan peningkatan Radikal Bebas
Aktivitas fisik berlebih
merangsang terjadinya leukositosis, peningkatan
isoprostan dalam urine, protein carbonil (73%), catalase (96), glutation peroxidase
serta glutathione teroksidasi (25%). Dapat disimpulkan aktivitas fisik berlebih
merangsang respon terhadap biomaker stres oksidatif (Margonis,et al 2007).
Proses penuaan mengakibatkan penurunan sistem imun, meningkatkan resiko
infeksi. Secara teori, aktivitas fisik sedang dapat menangkal efek proses penuaan
akibat penurunan sistem imun. Hasil study yang dilakukan yang dilakukan
Shepard dan Shek menunjukan aktivitas fisik sedang dapat ditoleransi dengan
baik oleh individu lanjut usia. Pada individu berusia lanjut aktivitas fisik sedang
menunjukan penurunan stimulasi proliferasi limfosit.Aktivitas fisik yang teratur
dan tepat dapat mempertahankan kebugaran fisik.Takaran pelatihan yang tepat u
setiap individu meliputi frequensi,intensitas,tipe dan waktu, sangat mendukung
untuk mendapatkan hasil yang maximal dan resiko yang minimal pada pelatihan
olahraga (Pangkahila,2009).
Peningkatan konsumsi oksigen oleh tubuh selama berolahraga berat dapat meningkat
sepuluh sampai duapuluh kali atau lebih. Dibawah stres yang tinggi,dalam serat otot
terjadi peningkatan penggunaan oksigen diatas kebutuhan normal. Peningkatan oksigen
yang luar biasa ini dapat memicu pelepasan radikal bebas, yang akan terlibat dalam
proses oksidasi lemak membran sel otot. Proses tersebut disebut peroksidasi lipid, dan
menyebabkan sel menjadi lebih mudah mengalami proses penuaan (Cooper, 2001)
Pelatihan fisik yang berlebih diakibatkan oleh 1) volume pelatihan yang terlalu
banyak ; 2) intensitas pelatihan yang terlalu banyak ; 3) durasi pelatihan yang terlalu
panjang ; 4) frekwensi pelatihan yang terlalu sering (Hatfield, 2001).
Pelatihan fisik yang berlebih menyebabkan terjadi penumpukan asam laktat dalam
otot sehingga dapat menyebabkan stres fisik . Untuk itu diperlukan masa pemulihan yaitu
waktu yang dibutuhkan tubuh untuk kembali kekeadaan semula dari keadaan aktivitas
pelatihan .
2.6 Antioksidan
2.6.1 Definisi Antioksidan
Antioksidan adalah suatu senyawa yang dalam jumlah kecilpun dapat
menghambat atau pencegah reaksi oksidasi dari suatu senyawa lainnya (Packer
dan Cadenas; 2002). Dalam pengertian kimia senyawa antioksidan adalah
senyawa pemberi elektron (elektron donor). Namun dalam arti biologis,
pengertian antioksidan lebih luas, yaitu merupakan senyawa–senyawa yang dapat
meredam dampak negatif oksidan (radikal bebas), termasuk enzim dan protein
pengikat logam (Pangkahila, 2007)
2.6.2 Jenis-jenis Antioksidan
Secara umum, antioksidan dikelompokkan menjadi 2 kelompok yaitu :
1.
Antioksidan enzymatis / antioksidan primer / antioksidan endogenus / chainbreaking-antioxidant misalnya : enzim superoksida dismutase (SOD),
katalase, dan glutation peroksidase.
2.
Antioksidan non – enzimatis dibagi 2 kelompok lagi yaitu
a.
Antioksidan larut lemak, seperti tokoferol, karotenoid, flavonoid,
qinon, dan bilirubin.
b.
Antioksidan larut air, seperti asam askorbat, asam urat, protein
pengikat logam, protein pengikat heme.
Antioksidan enzimatis dan non enzimatis tersebut bekerja sama memerangi
aktivitas senyawa oksidan dalam tubuh. Terjadinya stres oksidatif dapat dihambat
oleh kerja antioksidan dalam tubuh.
Berdasarkan
dua
mekanisme
pencegahan
dampak
negatif
oksidan,
antioksidan dapat dibagi menjadi 2 golongan (Kaur, Kapoor. 2001) yaitu:
1. Antioksidan pencegah (preventive antioksidan)
Pada dasarnya tujuan antioksidan jenis ini mencegah terjadinya radikal
hidroksil, yaitu radikal yang paling berbahaya. Untuk membentuk radikal
hidroksil diperlukan tiga komponen, yaitu logam transisi Fe atau Cu, H2O2 dan
O2•, agar reaksi Fenton ((Fe ++ (Cu+) ) + H2O2  Fe +++ ( Cu ++ ) + OH - + •OH
tidak terjadi, maka harus dicegah keberadaan
ion Fe2+ atau Cu+ bebas .
Diperlukan peran beberapa protein penting, yaitu :
a. Untuk Fe : transferin atau feritin
b. Untuk Cu : seruplasmin atau albumin
Penimbunan O2•- dicegah oleh enzim superoksida dismutase (SOD) yaitu
dengan mengkatalisa reaksi dismutasi O2• - :
2O2• -
+ 2H
-------- H2O2 + O2
Penimbunan H2O2 dicegah melalui aktivitas dua enzim yaitu :
a. Katalase, yang mengkatalisis reaksi dismutase H2O2
2H2O2 ---------- 2 H2O2 + O 2
b. Peroksidase, yang mengkatalisis reaksi sebagai berikut:
R + H2O2 -------- RO + H2O
2. Antioksidan pemutus rantai (chain breaking antioksidan)
Dalam kelompok antioksidan ini termasuk vitamin E, caroten, flavonoid,
quinon bersifat lipofilik, sehingga dapat berperan pada membran sel untuk
mencegah peroksidasi lipid. Sebaliknya vitamin C, glatation dan sistein bersifat
hidrofilik dan berperan dalam sitosol.
Tabel 2.1
Spesies oksigen reaktif dan antioksidannya
Spesies reaktif
O2
Oksigen singlet
O2 - •
Radikal bebas superoksida
Antioksidan
Vitamin A, ß karoten, vitamin E
Superoksida Dismutase, ß-karoten,
Vitamin E, Flavonoid
OH •
Radikal bebas hidroksil
Flavonoid, Albumin.
ROO•
Radikal bebas peroksil
Vitamin E, Vitamin C, Flavonoid
H2O2
Hidrogen Peroksida
Katalase,
Glutation
Peroksidase,
Flavonoid
LOOH
Lipid peroksida
Glutation peroksidase, Flavonoid.
2.6.3 Pengukuran antioksidan
Pemeriksaan status antioksidan tubuh sekarang telah menjadi suatu piranti
diagnostik yang amat penting. Pemeriksaan ini dapat dilakukan melalui
pengukuran:
1. Status Antioksidan Total :
a. Total Antioxidant Activity
b. Kerusakan akibat oksigen reaktif dengan : F2 isoprostan, MDA
2. Enzim-enzim Antioksidan :
a. Superoxide Dismutase
b. Glutation Peroksidase (GPx) dan status selenium
2.7 Mahkota Dewa
2.7.1 Deskripsi Tanaman Mahkota (Phaleria macrocarpa)
Pohon Mahkota Dewa (Phaleria macrocarpa) dikenal sebagai salah satu
tanaman obat di Indonesia. Mahkota dewa merupakan tanaman jenis pohon yang
berkembang dan tumbuh sepanjang tahun, dan mampu mencapai ketinggian 3-4
m. Batang bergetah terdiri dari kulit yang berwarna coklat kehijauan dan batang
kayu berwarna putih, dan berakar tunjang. Mahkota dewa sudah lama digunakan
sebagai tanaman obat oleh para bangsawan Jawa. Di Jawa Tengah dikenal dengan
nama Makuto Dewo.
Klasifikasi Buah Mahkota Dewa :
Kingdom
: Plantae (Tumbuhan)
Subkingdom : Tracheobionta (Tumbuhan berpembuluh)
Super Divisi : Spermatophyta (Menghasilkan biji)
Divisi
: Magnoliophyta (Tumbuhan berbunga)
Kelas
: Magnoliopsida (Berkeping dua / dikotil)
Sub Kelas
: Rosidae
Ordo
: Myrtales
Famili
: Thymelaeaceae
Genus
: Phaleria
Spesies
: Phaleria macrocarpa (Scheff Boerl).
Gambar 2.1 Buah Mahkota Dewa (Rostinawati,2004)
2.7.2
Senyawa Bioaktif dan Manfaat
Hampir seluruh bagian pohon mahkota dewa memiliki kandungan kimia
yang dapat bermanfaat untuk dijadikan obat. Pada daun, misalnya, mengandung
antihistamin, alkaloid, saponin dan polifenol (lignan), pada kulit buat terdapat
kandungan alkaloid, saponin dan flavonoid, sedangkan buahnya mengandung
alkanoid, tanin, flavonoid, fenol, saponin, lignan, minyak asiri dan sterol.
Flavonoid sebagai senyawa yang terbanyak didapat pada daging buah mahkota
dewa. Flavonoid merupakan suatu antoksidan golongan phenol yang banyak
ditemukan di sayuran, buah-buahan, kulit pohon, akar, bunga, teh dan wine. Ada
empat golongan utama flavonoid yaitu Flavon, Flavanones, Catechins,
Anthocyanin. Flavonoid dapat membantu memberikan perlindungan terhadap
beberapa penyakit bersama dengan vitamin, antioksidan dan enzim, untuk
pertahanan antioksidan total dalam tubuh. Sebuah penelitian oleh Dr Van Acker di
Belanda menunjukan bahwa flavonoid dapat menggantikan vitamin E sebagai
pemecah rantai anti-oksidan didalam membran hati. Konstribusi flavonoid untuk
sistem pertahanan antioksidan sangat besar mengingat total asupan harian
flavonoid dapat berkisar 50-800 mg, konsumsi ini lebih tinggi dibandingkan
dengan rata-rata asupan harian diet antioksidan lain seperti vitamin C (70 mg),
vitamin E (7-10) atau keratenoid (2-3 mg). Asupan Flavonoid tergantung pada
asupan buah–buahan, sayuran dan miuman tertentu seperti red wine, teh, bir
(Buhler & Miranda, 2000). Efek penting flavonoid adalah sebagai pemusnah
oksigen yang membawa radikal bebas. Salah satu kelompok flavonoid adalah
antosianin. Antosianin banyak ditemukan di buah beri, anggur, dan buah lainnya
yang berwarna merah keunguan (Nijveldt, 2001; Spormann et al., 2010).
Kandungan terpenting yang dimiliki oleh hampir setiap kelompok flavonoid
adalah kapasitas mereka sebagai antioksidan untuk membantu tubuh melawan
oksigen reaktif (Spormann, 2008). Flavonoid memiliki kemampuan menambah
efek dari susunan pemusnah endogen tersebut. Flavonoid bisa mengganggu sistem
produksi radikal bebas atau bisa juga dengan meningkatkan fungsi antioksidan
endogen.
Flavonoid bisa mencegah kerusakan yang disebabkan oleh radikal bebas
dengan beberapa cara. Salah satunya adalah memakan radikal bebas secara
langsung. Flavonoid dioksidasi oleh radikal, menghasilkan radikal yang lebih
stabil dan kurang reaktif. Flavonoid menstabilkan senyawa oksigen reaktif dengan
bereaksi dengan susunan reaktif dari radikal tersebut (Nijveidt et al., 2001)
Beberapa flavonoid tertentu dapat mengurangi aktivasi komplemen, sehingga
menurunkan adesi sel inflamasi ke endothelium, menyebabkan berkurangnya
respon inflamasi. Hal penting lain dari flavonoid adalah mengurangi pelepasan
dari peroksidase, yang menghambat produksi reactive oxygen species oleh
neutrofil dengan interfering dengan aktivasi α1-antitripsin. Efek lain yang juga
menarik dari flavonoid adalah menghambat metabolisme araccnoid acid. Hal
tersebut memberikan efek antiinflamasi dan antitrombotik pada flavonoid.
Pelepasan aracnoid acid merupakan awal penting untuk terjadi untuk terjadinya
respon inflamasi secara umum.
Beberapa penelitian klinis menyebutkan bahwa terdapat hubungan terbalik
antara asupan flavonoid dan total konsentrasi kolesterol plasma. Stres oksidatif
dan kerusakan vaskular diperkirakan memegang peranan pada dimensia, dan
asupan flavonoid dilaporkan memiliki hubungan terbalik dengan resiko insiden
demensia. Flavonoid banyak tersedia secara luas dibuah-buahan maupun sayuran.
Kandungan flavonoid dalam ektrak buah mahkota dewa didapatkan 1,7647 mg/L
atau 2,2334 mg/kg pada buah yang masak (Rohyami, 2008). Penelitian Lisdawati,
mendapatkan dosis ekstrak buah mahkota dewa berfungsi sebagai hepatoprotektor
pada tikus yang mendapat perlakuan pemberian parasetamol selama 2 minggu.
Antosianin merupakan salah satu antioksidan kuat yang mampu mencegah
berbagai kerusakan akibat stress oksidatif sehingga dapat melindungi sel dari
radikal bebas (Cao, 2001). Pigmen antosianin bertanggung jawab untuk warna
merah, ungu dan biru dari buah, sayuran dan bunga. Antosianin merupakan salah
satu kelas flavonoid, yang secara luas terdistribusi sebagai polifenol pada tanaman
(Mervat and Hanan, 2009). Bahan kimia yang terkandung dalam flavonoid ini
dipercaya berhubungan dengan kapasitas antioksidan dan kemampuan mereka
dalam menangkap dan memakan radikal bebas yang merusak biomolekul
(Wreistad, 2001)
Di antara kelas flavonoid, antosianin adalah sekelompok pigmen yang larut
air, yang banyak terdapat pada buah-buahan dan sayuran (Toufektsian., et al
2008). Antosianin merupakan pigmen alami yang bertanggungjawab jawab
terhadap warna biru, ungu, merah dan orange pada buah dan sayuran. Lebih dari
500 antosianin berbeda telah ditemukan. Antosianin tersedia utamanya dialam
dalam bentuk heteroside. Bentuk aglycone dari antosianin, yang disebut
antosianidine, secara struktural berdasar pada favillium atau kation 2-phenylbenzopyrilium, dengan group hidroksil dan metoksil yang berada pada posisi
berbeda pada struktur dasar. Bermacam antosianin didefinisikan berdasarkan
jumlah dan posisi dari group hydroxyl dan methoxyl.
Antosianin merupakan antioksidan kuat. Antosianin memakan O2-, OH.,
Roo., dan asam nitrat oksida serta menghambat peroksidasi lipid yang diinduksi
oleh Cu, asam askorbat yang ditambahkan dengan Fe2+, doxorubicin dan radiasi
cahaya ultraviolet. Antosianin melindungi LDL terhadap tembaga dan oksidasi
radikal yang menginduksi peroksil (Cao, et al., 2001). Kadar antosianin total
plasma maksimum dalam kisaran 1-120 nmol/L, dengan dosis 0,7-10,9 mg/kg
(Prior, 2003).
Pengujian aktivitas antioksidan ekstrak daging buah mahkota dewa dengan
metode DPPH didapatkan 76,81% dengan kadar antosianin sebesar 33,78
mg/100gram. Uji toksisitas didapatkan LD 50 > 150.000 mg/kg BB
(Lisdawati,2002).
Klasifikasi LD 50( mg/Kg BB) berdasarkan cara masuk kedalam tubuh (oral)
(Widikarsana, 2010)
Supertoxic
<5
Extremely Toxic
5- 50
Very Toxic
50- 500
Moderately Toxic
500-5000
Slightly Toxic
> 5.000
2.8 Hewan Coba Tikus
Penggunaan tikus (Rattus novergicus) telah diketahui sifat sifatnya dengan
sempurna, mudah dipelihara, merupakan hewan relatif sehat dan cocok untuk
berbagai penelitian. Terdapat beberapa galur atau varietas tikus yang memiliki
kekhususan tertentu antara lain galur Sprague-dawley yang berwarna albino putih
berkepala kecil dan ekornya lebih panjang daripada badannya. Galur Wistar
ditandai dengan kepala besar dan ekor lebih pendek. Tikus laboratorium jarang
berkelahi dan dapat tinggal sendirian dalam kandang asal dapat melihat dan
mendengar tikus lainnya. Jika dipegang dengan cara yang benar, tikus ini lebih
tenang dan mudah ditangani dilaboratorium. Karena hewan ini lebih besar dari
mencit, maka untuk beberapa macam percobaan, tikus lebih menguntungkan .
Klasifikasi tikus Wistar :
Kingdom
:
Animalia
Filum
:
Chordata
Kelas
:
Mamalia
Ordo
:
Rodentia
Family
:
Muridae
Genus
:
Rattus
Spesies
:
Rattus norvegicus
Dibandingkan dengan tikus liar, tikus laboratorium lebih cepat dewasa, tidak
memperlihatkan perkawinan musiman, dan umumnya lebih mudah berkembang
biak. Jika tikus liar dapat hidup selama 4-5 tahun, tikus laboratorium jarang hidup
lebih dari 3 tahun
Umumnya berat tikus laboratorium lebih ringan dari tikus liar. Biasanya umur
empat minggu beratnya 35-40 gram, dan berat dewasa rata-rata 180-200 gram,
bervariasi tergantung galur. Tikus jantan tua dapat mencapai 500 gram tetapi tikus
betina jarang lebih dari 350 gram.
Ada dua sifat yang membedakan tikus dari hewan percobaan lain yaitu tikus
tidak gampang muntah karena struktur anatomi yang tidak lazim di tempat
esophagus bermuara ke dalam lambung dan tikus tidak mempunyai kandung
empedu.