TESIS

PEMBERIAN EKSTRAK PROPOLIS PERORAL MENURUNKAN KADAR F2-ISOPROSTAN

DALAM URIN TIKUS PUTIH (RATTUS NOVERGICUS) JANTAN

YANG MENGALAMI AKTIVITAS FISIK MAKSIMAL

DESI HARDIANTY

PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS UDAYANA

DENPASAR 2011

TESIS

PEMBERIAN EKSTRAK PROPOLIS PERORAL MENURUNKAN KADAR F2-ISOPROSTAN

DALAM URIN TIKUS PUTIH (RATTUS NOVERGICUS) JANTAN

YANG MENGALAMI AKTIVITAS FISIK MAKSIMAL

DESI HARDIANTY NIM 0990761009

PROGRAM MAGISTER PROGRAM STUDI ILMU BIOMEDIK

PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS UDAYANA

DENPASAR 2011

PEMBERIAN EKSTRAK PROPOLIS PERORAL MENURUNKAN KADAR F2-ISOPROSTAN DALAM URIN

TIKUS PUTIH (RATTUS NOVERGICUS) JANTAN YANG MENGALAMI AKTIVITAS FISIK MAKSIMAL

Tesis untuk Memperoleh Gelar Magister Pada Program Magister Ilmu Biomedik

Program Pascasarjana Universitas Udayana

DESI HARDIANTY NIM : 0990761009

PROGRAM MAGISTER

PROGRAM STUDI ILMU BIOMEDIK PROGRAM PASCASARJANA

UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR

2011

Lembar Pengesahan

TESIS INI TELAH DISETUJUI

PADA TANGGAL : 15 September 2011

Pembimbing I Pembimbing II Prof. dr. Nyoman Agus Bagiada, Sp.BIOK Prof. Dr. dr. J. Alex Pangkahila, M.Sc.,Sp.And NIP : 1302464501 NIP : 194402011964091001

Mengetahui

Ketua Program Studi Ilmu Biomedik Direktur Program Pascasarjana Program Pascasarjana Universitas Udayana Universitas Udayana

Prof.Dr.dr.Wimpie Pangkahila,SpAnd, FAACS Prof.Dr.dr.A.A.Raka Sudewi,Sp.S NIP : 194612131971071001 NIP: 195902151985102001

Tesis Ini Telah Diuji dan Dinilai

Oleh Panitia Penguji pada

Program Pascasarjana Universitas Udayana

Pada Tanggal : 15 September 2011

Berdasarkan SK Rektor Universitas Udayana

Nomor : 1125/UN14.4/HK/2011

Tanggal : 22 Juni 2011

Ketua : Prof. Dr. dr. Nyoman Agus Bagiada, Sp.BIOK

Anggota : 1. Prof. Dr. dr. J.Alex Pangkahila, M.Sc.,Sp.And.

2. Prof. dr. Ketut Tirtayasa, MS, AIF 3. Prof. Dr. dr. N. Adiputra, MOH 4. Prof.Dr.dr.Wimpie Pangkahila, Sp.And.FAACS

UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis memanjatkan puji syukur ke hadapan Allah SWT atas berkat,

rahmat, bimbingan serta petunjuk-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis

yang berjudul : Pemberian Propolis Menurunkan Kadar F2-Isoprostan dalam Urin

Tikus Putih Jantan (Rattus Novergicus) yang Mengalami Aktivitas Fisik Maksimal.

Pada kesempatan ini perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih dan

penghargaan yang tak terhingga kepada :

1. Prof. Dr. dr. I Made Bakta, Sp.PD sebagai Rektor Universitas Udayana atas

kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan

menyelesaikan pendidikan Program Magister di Universitas Udayana.

2. Prof. Dr. dr. A.A. Raka Sudewi, Sp.S (K) atas kesempatan yang diberikan

kepada penulis untuk menjadi mahasiswa Program Magister Program

Pascasarjana Universitas Udayana.

3. Prof. Dr. dr. Wimpie I Pangkahila, SpAnd, FAACS sebagai Ketua Program

Studi Kekhususan Kedokteran Anti Penuaan atas ilmu yang diberikan yang telah

memacu penulis untuk dapat berkarya bagi kemajuan ilmu pengetahuan

khususnya Kedokteran Anti Penuaan, serta memberikan bimbingan, saran dan

arahan yang sangat berarti dalam menyusun tesis ini.

4. Prof. dr. N Agus Bagiada, SpBIOK, sebagai dosen pembimbing I yang dengan

sabar memberikan ilmunya selama penulis mengikuti studi, serta bimbingan dan

saran terutama dalam memahami ilmu kedokteran biomolekuler yang sangat

besar manfaatnya dalam penyusunan tesis ini.

5. Prof. Dr. dr.J Alex Pangkahila, MSc, SpAnd, sebagai dosen pembimbing II atas

ilmu yang diberikan selama penulis mengikuti studi, yang selalu ada untuk

memberikan ide, bimbingan dan saran terutama dalam teknis menulis ilmiah

yang baku, serta memberi motivasi untuk menyusun tesis dan menyelesaikan

studi.

6. Prof. Dr. dr. N Adiputra, MOH, atas ilmu yang diberikan kepada penulis selama

mengikuti studi, yang dengan kemurahan hati selalu bersedia memberikan

bimbingan dan saran yang sangat berarti mengenai teknis menulis ilmiah yang

baku, membantu penulis dalam memahami metodologi penelitian, serta selalu

memberi motivasi sehingga terselesaikannya tesis ini.

7. Prof. dr. Ketut Tirtayasa, MS, AIF, atas saran dan bimbingannya yang sangat

bermanfaat mengenai teknis menulis ilmiah yang baku, serta motivasi selama

penyusunan tesis.

8. Prof. dr. I Gusti Made Aman, SpFK, selaku Koordinator Laboratory Animal

Unit, Bagian Farmakologi Fakultas Kedokteran Universitas Udayana yang telah

banyak membantu dalam menyediakan fasilitas tempat, peralatan, dan bantuan

teknisi bagi terlaksananya penelitian, serta bimbingannya dalam memahami

perhitungan dosis yang benar.

9. Prof. Drh. Nyoman Mantik Astawa, Ph.D, dari bagian Virologi Fakultas

Kedokteran Hewan Universitas Udayana yang telah banyak membantu dalam

penelitian terutama bimbingan dan masukan dalam menggunakan kit penelitian.

10. I Gede Wiranatha, S.Si, dari bagian Animal Unit Farmakologi Fakultas

Kedokteran Universitas Udayana, yang telah banyak membantu dalam

penelitian terutama bimbingan serta masukan dalam proses pemeliharaan dan

pengelolaan hewan uji.

11. Drs.I Ketut Tunas, M.Si. yang telah banyak membantu dalam penelitian dan

penyusunan tesis ini terutama saran, ide, masukan dan bimbingan dalam bidang

statistik.

12. Khamdan Khalimi SP., M.Si dari laboratorium Biopestisida Universitas

Udayana yang telah banyak membantu dan memberikan saran dan bimbingan

terutama dalam proses pengolahan ekstrak propolis untuk penelitian.

13. dr. Desak Wihandani, Mkes, dari bagian Biokimia Fakultas Kedokteran

Universitas Udayana, atas ilmu yang diberikan selama penulis mengikuti studi,

serta saran, bimbingan dan motivasi dalam penyusunan tesis ini.

14. Staf Ilmu Biomedik Kedokteran Antipenuaan serta teman-teman mahasiswa

Program Magister Ilmu Biomedik atas motivasi yang diberikan kepada penulis.

Pada kesempatan ini penulis juga ingin menyampaikan ucapan terima kasih

yang tulus kepada keluarga tercinta, yakni: kedua orang tua Bapak Harbudi dan Ibu

Zubaida, kakak dan adik, serta suami terkasih Ricky Wijaya dan anak tersayang

Raihan Danendra Wijaya yang senantiasa memberikan doa, dan dukungan moril

yang tiada hentinya dalam menyelesaikan program magister ini.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa tesis ini jauh dari sempurna, untuk itu

penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk memperbaikinya.

Akhir kata semoga tesis ini bermanfaat bagi masyarakat serta kemajuan ilmu

pengetahuan, khususnya Ilmu Kedokteran Anti Penuaan.

Denpasar, September 2011

Penulis

ABSTRAK

PEMBERIAN EKSTRAK PROPOLIS PERORAL MENURUNKAN KADAR F2-ISOPROSTAN DALAM URIN

TIKUS PUTIH (RATTUS NOVERGICUS) JANTAN YANG MENGALAMI AKTIVITAS FISIK MAKSIMAL

Aktivitas fisik maksimal menyebabkan terjadinya peningkatan produksi radikal

bebas disebabkan oleh peningkatan konsumsi oksigen 10-20 kali, dan 100-200 kali pada serat otot yang berkontraksi. Di samping itu akan memicu pelepasan radikal bebas superoksida, serta terjadinya reperfusion injury yang menyebabkan kerusakan pada jaringan lain yang mengalami iskemia, dan bersifat ireversibel. Bila kadar radikal bebas melebihi kemampuan antioksidan yang ada dalam tubuh untuk menetralisir radikal bebas maka akan menimbulkan stres oksidatif. Stres oksidatif jangka panjang telah terbukti dapat menimbulkan berbagai penyakit degeneratif. Penggunaan antioksidan dapat mencegah terbentuknya radikal bebas. Salah satu antioksidan yang banyak ditemukan di masyarakat adalah Propolis Trigona sp yang dihasilkan oleh lebah. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui penurunan kadar f2-isoprostan dalam urin tikus wistar yang diberikan ekstrak propolis dengan air setelah mengalami aktivitas fisik maksimal. Penelitian ini merupakan penelitian eksperimental menggunakan pre-test post-test control group design yang dilakukan pada 18 ekor tikus wistar jantan, berumur 2 3 bulan, berat badan 150- 200 g. Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Farmakologi Fakultas Kedokteran Universitas Udayana, Denpasar pada bulan Juli-Agustus 2011. Pemeriksaan F2-isoprostan dilakukan di Laboratorium Veteriner Fakultas Kedokteran Hewan Universitas Udayana, Denpasar. Data dianalisis dengan uji One Way ANOVA.

Berdasarkan hasil analisis sesudah perlakuan didapatkan bahwa rerata kadar f2-isoprostan kelompok kontrol adalah 4,471,80 ng/ml, rerata kelompok ekstrak propolis 0,3 g adalah 2,900,70 ng/ml, dan kelompok ekstrak propolis 0,6 g adalah 1,400,66 ng/ml. Analisis kemaknaan dengan uji One Way Anova menunjukkan bahwa rerata kadar f2-isoprostan pada ketiga kelompok sesudah diberikan perlakuan berbeda secara bermakna (p

ABSTRACT

ORAL ADMINISTRATION OF PROPOLIS EXTRACT REDUCES THE LEVEL OF F2-ISOPROSTANE

IN URINE MALE WHITE RATS (RATTUS NOVERGICUS) EXPERIENCE THE MAXIMAL PHYSICAL ACTIVITY

Maximal physical activity causes increased production of free radicals due to

an increase of 10-20 times body oxygen consumption, and 100-200 times of the affected muscle fibers, that will trigger the release of superoxide free radicals, as well as the occurrence of reperfusion injury of ischaemic tissue factors. The level of free radicals exceeds the amount of antioxidants in the body will cause oxidative stress. Long-term oxidative stress has been shown to cause various degenerative diseases. The use of antioxidants can prevent and quenced the formation of free radicals. One of substance that have high antioxidants capacity is Trigona sp propolis produced by bees. The purpose of this study was to determine the decreased of f2-isoprostane levels in rats urine that were treated with water propolis extract after having a maximal physical activity.

This study is an experimental research using pre-test post-test control group design that was conducted on 18 male wistar rats, aged 2-3 months, weight 150-200 g. Research conducted at the Laboratory of Pharmacology Faculty of Medicine Udayana University, Denpasar in July-August 2011. F2-isoprostan examination performed at the Laboratory of the Veterinary Faculty of Veterinary Medicine, Udayana University, Denpasar. Data were analyzed with One Way ANOVA.

Based on the results of this experiment study after treatment it was found that the average of f2-isoprostane control group was 4.471.80 ng/ml, propolis extract 0.3 g group was 2.900.70 ng/ml, and propolis extract 0.6 g group was 1.400.66 ng/ml. Analysis of significance by One Way Anova test shows that the average levels of f2-isoprostane in all three groups after given different treatment was significantly different (p

DAFTAR ISI

PRASYARAT GELAR.................................................................................... i LEMBAR PERSETUJUAN ........................................................................... ii PENETAPAN PANITIA PENGUJI TES...................................................... iii UCAPAN TERIMAKASIH ........................................................................... iv ABSTRAK........................................................................................................ vii DAFTAR ISI..................................................................................................... ix DAFTAR TABEL............................................................................................ xi DAFTAR GAMBAR........................................................................................ xii DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... xiii DAFTAR SINGKATAN .. xiv BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang........................................................................................ 1 1.2. Rumusan Masalah.................................................................................. 8 1.3. Tujuan Penelitian.................................................................................... 8 1.4. Manfaat Penelitian.................................................................................. 9 BAB II KAJIAN PUSTAKA 2.1. Penuaan.................................................................................................... 10 2.2. Anti Penuaan............................................................................................ 15 2.3. Radikal Bebas.......................................................................................... 16 2.4. Aktivitas Fisik Maksimal........................................................................ 29 2.5. Antioksidan.............................................................................................. 33 2.6. Propolis.................................................................................................... 36 2.7. Hewan Coba............................................................................................. 52 BAB III KERANGKA BERPIKIR, KONSEP, HIPOTESIS 3.1. Kerangka Berpikir.................................................................................... 55 3.2. Konsep............................................................................................... ...... 58 3.3. Hipotesis Penelitian.................................................................................. 58 BAB IV METODE PENELITIAN 4.1. Rancangan Penelitian................................................................................ 59 4.2. Tempat dan Waktu Penelitian.................................................................. 60 4.3. Populasi dan Besar Sampel...................................................................... 60 4.4. Variabel Penelitian................................................................................... 62 4.5. Prosedur Penelitian................................................................................... 64 4.6. Analisis Data............................................................................................ 72

BAB V HASIL PENELITIAN 5.1. Uji Normalitas Data Kadar F2-isoprostan Sebelum dan Sesudah

Perlakuan ................................................................................................ 73 5.2. Uji Homogenitas Varians Kadar F2-isoprostan Antar Kelompok Sebelum

dan Sesudah Perlakuan............................................................................ 74 5.3. Uji Komparabilitas Kadar F2-isoprostan.................................................. 74

5.3.1. Analisis Efek antar Kelompok Sebelum Perlakuan........................ 74 5.3.2. Analisis Efek antar Kelompok Sesudah Perlakuan...................... 75 BAB VI PEMBAHASAN 6.1. Subjek Penelitian.................................................................................... 78 6.2. Pemberian Aktivitas fisik Maksimal...................................................... 79 6.3. Pemberian Ekstrak propolis.................................................................... 80 6.4. Pengaruh Ekstrak propolis terhadap Kadar F2-isoprostan...................... 82 6.5. Manfaat Propolis terhadap Ilmu kedokteran Antipenuaan..................... 85 BAB VII SIMPULAN DAN SARAN 7.1. Simpulan................................................................................................ 87 7.2. Saran...................................................................................................... 88 DAFTAR PUSTAKA........................................................................................ 89 LAMPIRAN...................................................................................................... 95

DAFTAR TABEL

Halaman 2.1. Antioxidants Activities of Bee Products (Nakajima et al., 2009).............. 47 5.1. Hasil Uji Normalitas Kadar F2-isoprostan Sebelum dan Setelah Perlakuan 74 5.2. Uji Homogenitas Varians Kadar F2-isoprostan Antar Kelompok Sebelum dan Sesudah Perlakuan................................................................. 74 5.3. Rerata Kadar F2-isoprostan Antar Kelompok Sebelum Diberikan

Perlakuan............................................................................................. ...... 75 5.4. Perbedaan Rerata Kadar F2-isoprostan Antar Kelompok Sesudah Diberikan Perlakuan................................................................................... 76 5.5. Analisis Komparasi F2-Isoprostan Sesudah Perlakuan antar Kelompok.... 77

DAFTAR GAMBAR

Halaman 2.1. Korelasi hubungan antioksidan dalam sistem biologi.................................. 36 2.2. Lebah Penghasil Propolis ............................................................................ 38 2.3. Propolis Trigona sp ..................................................................................... 39 2.4. Chemical structures of the most important flavonoids found in honey and Propolis........................................................................................................ 40 3.1. Bagan konsep penelitian......................................................................... .... 58 4.1. Rancangan Penelitian................................................................................... 59 4.2. Bagan alur penelitian.................................................................................... 69 5.1. Grafik Perubahan Isoprostan Antara Sebelum dengan Sesudah Perlakuan Masing-masing Kelompok .......................................................................... 76

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman Lampiran 1. Foto-foto Penelitian .................................................................... 95 Lampiran 2. Nilai Konversi Dosis Obat Hewan Coba dengan Manusia......... 101 Lampiran 3. Uji Normalitas Data.................................................................... 102 Lampiran 4. Uji Oneway ANOVA Data Sebelum dan Sesudah Perlakuan .. 103 Lampiran 5. Post Hoc Tests............................................................................. 104

DAFTAR SINGKATAN AAM = Anti Aging Medicine AGES = Advanced Glycation End Products CAPE = Caffeic Acid Phenethyl Ester COX = Cyclooxygenase DMBA = Dimethylbenz (a) anthracene EEP = Ethanol Extract of Propolis GGPD = Glucose-6-Phospate KAP = Kedokteran Anti Penuaan MDA = Malondialdehid NAC = N-Acetyl-Cystein SOD = Superoksida Dismutase SOR = Senyawa Oksigen Reaktif TBARS = Thiobarbituric Acid Reactive Substance UV = Ultraviolet WEP = Water Extract of Propolis

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Penuaan adalah suatu proses yang akan dialami semua makhluk hidup, tidak

terkecuali manusia. Semua manusia, terutama kaum wanita, senang jika dirinya terlihat

lebih muda dari usia biologisnya. Banyak cara dilakukan untuk memperpanjang usia

harapan hidup, serta menjalani masa tua dengan kualitas hidup yang lebih baik.

Setelah mencapai usia dewasa, secara alamiah seluruh komponen tubuh tidak

dapat berkembang lagi, melainkan terjadi penurunan karena proses penuaan

(Pangkahila, 2007). Jaringan tubuh secara perlahan akan kehilangan kemampuan untuk

memperbaiki diri dan mempertahankan struktur dan fungsi normalnya, sehingga tidak

dapat bertahan serta memperbaiki kerusakan yang diderita (Darmojo, 1999). Banyak

faktor yang menyebabkan seseorang menjadi tua, yang kemudian menyebabkan sakit,

dan akhirnya membawa kepada kematian. Pada dasarnya penyebab penuaan

dikelompokkan menjadi faktor internal dan eksternal. Beberapa faktor internal ialah

radikal bebas, hormon yang berkurang, proses glikosilasi, metilasi, apoptosis, sistem

kekebalan yang menurun dan genetik. Faktor eksternal yang utama ialah gaya hidup

tidak sehat, diet tidak sehat, kebiasaan salah, polusi lingkungan, stres dan kemiskinan

(Pangkahila, 2007).

Perkembangan ilmu Kedokteran Anti Penuaan (KAP) atau Anti Aging Medicine

telah membawa konsep baru. Pertama, penuaan dapat dianggap sama dengan suatu 1

penyakit yang dapat dicegah, diobati bahkan dikembalikan ke keadaan sewaktu muda.

Kedua, manusia bukanlah orang hukuman yang terperangkap dalam takdir genetiknya.

Ketiga, manusia mengalami keluhan atau gejala penuaan karena kadar hormonnya

menurun, bukan kadar hormon menurun karena manusia menjadi tua. Bila berbagai

faktor penyebab penuaan dapat dihindari, proses penuaan tentu dapat dicegah,

diperlambat, bahkan mungkin dihambat, dan kualitas hidup dapat dipertahankan,

sehingga usia harapan hidup menjadi lebih panjang dengan kualitas hidup yang lebih

baik (Pangkahila, 2007). Ada puluhan teori penuaan yang telah dikemukakan oleh

pakar, dan teori radikal bebas mendapat perhatian lebih besar sejak penggunaan

antioksidan diyakini dapat menghambat kerusakan akibat radikal bebas (Goldman and

Klantz, 2003).

Teori radikal bebas merupakan salah satu teori yang menerangkan tentang

terjadinya proses penuaan, yang diperkenalkan oleh Gerschman kemudian

dikembangkan oleh Denham Harman. Teori ini menekankan bahwa radikal bebas

dapat merusak sel-sel tubuh manusia (Goldman and Klantz, 2003). Radikal bebas

(free radical) adalah suatu senyawa atau molekul yang mengandung satu atau lebih

elektron tidak berpasangan pada orbital luarnya, bersifat sangat reaktif, dengan cara

menyerang dan mengikat atau menarik elektron molekul yang berada di sekitarnya

(Soeatmaji, 1998). Hal ini mengakibatkan terbentuknya senyawa radikal baru,

sehingga akan terjadi reaksi rantai (chain reactions) (Sadikin, 2001; Winarsi, 2010).

Radikal bebas akan merusak membran sel, DNA, protein. Beribu-ribu studi

mendukung ide bahwa radikal bebas mempunyai kontribusi yang besar pada terjadinya

penyakit yang berhubungan dengan proses penuaan seperti kanker, penyakit jantung

dan proses penuaan (Bagiada, 2001).

Dengan meningkatnya usia seseorang, pembentukan radikal bebas juga

meningkat. Secara endogenus, hal ini berkaitan dengan laju metabolisme, sedangkan

secara eksogenus, kemungkinan tubuh terpapar dengan polutan juga semakin tinggi,

seiring dengan meningkatnya usia seseorang. Kedua faktor tersebut secara sinergis

meningkatkan jumlah radikal bebas dalam tubuh (Winarsi, 2010). Beberapa sumber

internal radikal bebas antara lain mitokondria, fagositosis, xantin oksidase, reaksi yang

melibatkan logam transisi seperti Fe dan Cu, latihan fisik, inflamasi, reperfusion

injury. Beberapa sumber eksternal radikal bebas diantaranya asap rokok, polusi

lingkungan, radiasi, sinar ultraviolet, obat-obatan tertentu, pestisida (Langseth, 1996).

Secara normal tubuh dapat mengatasi efek buruk radikal bebas, namun jika radikal

bebas yang dihasilkan melebihi antioksidan dapat menyebabkan stres oksidatif

(Wiyono, 2003).

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, dan berakibat fatal bagi kelangsungan hidup sel atau

jaringan. Jika hal ini terjadi dalam waktu yang berkepanjangan, maka akan terjadi

penumpukan hasil kerusakan oksidatif di dalam sel dan jaringan yang akan

menyebabkan sel atau jaringan tersebut kehilangan fungsinya dan akhirnya mati

(Bagiada, 2001). Olahraga berat atau olahraga yang melampaui batas kelelahan dapat

menyebabkan peningkatan laju pembentukan radikal bebas, yang dapat menimbulkan

stres oksidatif (Cooper, 2001).

Pada olahraga berat atau olahraga yang melampaui batas kelelahan, radikal

bebas terbentuk melalui dua cara. Pertama, olahraga berlebihan menyebabkan

terjadinya peningkatan konsumsi oksigen oleh tubuh 10-20 kali atau lebih. Di dalam

serat otot yang berkontraksi penggunaan oksigen dapat meningkat 100-200 kali di atas

kebutuhan normal (Clarkson, 2000; Cooper, 2001; Sauza, 2005). Peningkatan oksigen

yang luar biasa memicu pelepasan radikal bebas, terutama radikal superoksida. Kedua,

karena terjadinya reperfusion injury, saat berolahraga berat, darah yang mengalir

dalam tubuh keluar dari berbagai organ yang tidak terlibat secara aktif dalam proses

olahraga. Namun darah dialirkan ke otot skelet. Selama pengalihan aliran darah,

sebagian atau seluruh bagian organ tubuh yang tidak terlibat dalam olahraga akan

mengalami kekurangan oksigen secara tiba-tiba (hipoksia). Proses iskemia yang terjadi

menyebabkan perubahan enzim xantin dehidrogenase menjadi xantin oksidase, yang

bersifat ireversibel. Setelah berolahraga terjadi proses reperfusi, dimana darah

bergerak kembali dengan cepat ke berbagai organ yang kekurangan aliran darah

sehingga oksigen terpenuhi kembali, reaksi yang terjadi dipengaruhi oleh xantin

oksidase. Reaksi ini menghasilkan radikal bebas sehingga menimbulkan reperfusion

injury (injury yang terjadi setelah terjadinya reperfusi setelah mengalami iskemia)

(Langseth, 1996; Cooper, 2001).

Beberapa cara untuk mengurangi radikal bebas yang timbul akibat aktivitas

fisik maksimal antara lain dengan pemberian antioksidan dan istirahat. Antioksidan

adalah senyawa yang mampu menangkal atau meredam dampak negatif oksidan dalam

tubuh. Antioksidan, termasuk enzim - enzim dan protein - protein pengikat logam

bekerja dengan cara mendonorkan satu elektronnya kepada senyawa yang bersifat

oksidan sehingga aktivitas senyawa oksidan tersebut dihambat (Winarsi, 2007;

Pangkahila, 2007).

Propolis atau lem lebah merupakan produk alami dari lebah madu yang

mempunyai potensi antioksidan yang tinggi (Gheldof et al., 2002). Propolis

mempunyai aktivitas antioksidan yang paling kuat dalam melawan oksidan dan radikal

bebas (radikal H2O2, O2-, OH) dibandingkan dengan hasil produk lebah lainnya

(Nakajima et al., 2009). Kandungan flavonoid di dalamnya dapat meredam efek buruk

radikal bebas (Mot et al., 2009).

Penelitian di Jepang menunjukkan bahwa kandungan Caffeic acid yang ada di

dalam propolis mempunyai aktivitas antioksidan yang tinggi, yang dapat

meningkatkan ekspresi glucose-6-phospate dehydrogenase (G6PD) yang didapat dari

ekspresi gen antioksidan, lebih kuat dibandingkan vitamin E. Caffeic acid mempunyai

aktivitas antioksidan 4-6 kali lebih kuat terhadap oksidan dan H2O2 dan radikal bebas

O2-, dibandingkan vitamin C dan N-acetyl-cystein (NAC) (Nakajima et al., 2009).

Manfaat propolis selain sebagai antioksidan adalah antibakteri, antiinflamasi, antiviral,

hepatoprotektif, antitumor, mencegah terjadinya ulkus dan vasodilator (Viuda et al.,

2008; Nakajima et al., 2009).

Hasil penelitian uji sitotoksik serbuk propolis dan madu propolis terhadap sel

kanker rahim dan payudara, menunjukkan propolis dapat menghambat sel kanker

HeLa (sel kanker serviks), Siha (sel kanker uterus), T47D dan MCF7 (sel kanker

payudara). Nilai LC50 adalah 15,625-62,5 g/ml. Artinya, propolis dosis 15,625-62,5

g/ml dapat menghambat aktivitas 50% sel kanker dalam kultur (Yuliati, 2009).

Sejalan dengan temuan itu, uji potensi propolis dalam pengobatan tumor payudara

pada tikus betina galur Sprague dawley yang diinduksi 7,12-

dimethylbenz(a)anthracene (DMBA), menunjukkan bahwa propolis mampu mengobati

tumor payudara melalui pengecilan diameter nodul. DMBA dilarutkan dalam minyak

jagung dan diinduksikan pada tikus dengan dosis 20 mg/kg bobot tubuh. Dosis

propolis yang diberikan adalah 2,5 ml/kgbb, diberikan dua kali per hari selama satu

bulan. Hasil penelitian itu membuktikan adanya pengecilan nodul dari diameter 1,8 cm

menjadi 0,6 cm setelah satu bulan pemberian propolis (Astuti and Widyarini, 2009).

Uji toksisitas membuktikan bahwa propolis sangat aman dikonsumsi berulang.

Dalam uji praklinis, LD50 propolis mencapai lebih dari 10.000 mg. LD50 adalah lethal

dosage, yaitu dosis yang mematikan separuh hewan percobaan. Jika dikonversi, dosis

itu setara 7 ons sekali konsumsi untuk manusia dengan berat badan 70 kg. Faktanya,

dosis konsumsi propolis di masyarakat sangat rendah, hanya 1-2 tetes dalam segelas

air minum. Efek konsumsi jangka panjang, tidak menimbulkan kerusakan pada darah,

organ hati, dan ginjal. Penentuan toksisitas subkronik pada 21 ekor mencit

menunjukkan pemberian propolis dosis 5.000 mg/kgbb dan 10.000 mg/kgbb setiap

hari selama 30 hari, tidak menimbulkan kematian mencit, tidak mempengaruhi berat

badan, tidak mengganggu jumlah sel-sel darah dan kadar hemoglobin, tidak

mengganggu fungsi hati dan ginjal (tidak mempengaruhi kadar SGOT, SGPT,

kreatinin dan asam urat), tidak mempengaruhi kualitas sel-sel hati, ginjal dan lambung

(Sarto and Saragih, 2009).

Propolis merupakan salah satu sumber antioksidan alami yang terdapat di

Indonesia. Untuk mengetahui secara pasti perubahan yang terjadi secara in vivo,

diperlukan suatu biomarker. Biomarker didefinisikan sebagai suatu karakteristik yang

secara objektif dapat diukur dan dievaluasi sebagai indikator normal terhadap proses

biologi, patologi atau respon farmakologi terhadap intervensi terapeutik (Dalle-Donne,

et al., 2006). Salah satu biomarker yang dipakai untuk menentukan stres oksidatif

adalah kadar f2-isoprostan, yang merupakan hasil akhir peroksidasi lipid di dalam

tubuh akibat radikal bebas (Cadenas, et al., 2002 (a) (b)). F2-isoprostan merupakan

gold standart daripada pemeriksaan stres oksidatif, karena prosedur dan tehniknya

lebih mudah dimana sampel dapat diambil dari urin, sehingga tidak memerlukan

tindakan invasif. Sejauh ini belum ada penelitian yang melaporkan apakah ekstrak

propolis dapat menurunkan kadar f2-isoprostan dalam urin tikus wistar, untuk itu

diperlukan penelitian lebih lanjut.

1.2 Rumusan Masalah

Dari uraian latar belakang di atas, maka dapat dibuat rumusan masalah

penelitian sebagai berikut:

1. Apakah pemberian ektrak propolis peroral dosis 0,3 gram dapat menurunkan

kadar f2-isoprostan dalam urin tikus putih (Rattus Novergicus) jantan, yang

mengalami aktivitas fisik maksimal?

2. Apakah pemberian ekstrak propolis peroral dosis 0,6 gram dapat menurunkan

kadar f2-isoprostan dalam urin tikus putih (Rattus Novergicus) jantan, yang

mengalami aktivitas fisik maksimal?

1.3 Tujuan Penelitian

1.3.1 Tujuan Umum : Untuk mengetahui pemberian propolis sebagai

antioksidan dapat menurunkan kerusakan oksidatif yang terjadi.

1.3.2 Tujuan Khusus :

1. Untuk mengetahui bahwa pemberian ekstrak propolis peroral dosis 0,3

gram dapat menurunkan kadar f2-isoprostan dalam urin tikus putih (Rattus

Novergicus) jantan yang mengalami aktivitas fisik maksimal.

2. Untuk mengetahui bahwa pemberian ekstrak propolis peroral dosis 0,6

gram dapat menurunkan kadar f2-isoprostan dalam urin tikus putih (Rattus

Novergicus) jantan yang mengalami aktivitas fisik maksimal.

1.4 Manfaat Penelitian

1. Manfaat ilmiah : Hasil penelitian diharapkan dapat menguatkan teori

tentang potensi propolis sebagai antioksidan dalam upaya mencegah

terjadinya stres oksidatif sebagai salah satu penyebab proses penuaan.

2. Manfaat sosial : Hasil penelitian diharapkan dapat memberikan

informasi kepada masyarakat umum tentang potensi propolis sebagai

antioksidan, untuk mencegah salah satu penyebab proses penuaan, sehingga

diharapkan dapat meningkatkan konsumsi propolis di masyarakat dan nilai

jualnya di pasaran.

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

2.1 PENUAAN

2.1.1 Definisi

Menua (aging) adalah suatu proses menghilangnya secara perlahan

kemampuan jaringan untuk memperbaiki diri/mengganti diri dan mempertahankan

struktur dan fungsi normalnya, sehingga tidak dapat bertahan serta memperbaiki

kerusakan yang diderita. Dengan begitu manusia secara progresif akan kehilangan

daya tahan terhadap infeksi, dan semakin banyak distorsi metabolik dan struktural,

yang disebut sebagai penyakit degeneratif (seperti hipertensi, aterosklerosis, diabetes

melitus, dan kanker), yang akan menyebabkan kita mengakhiri hidup dengan episode

terminal yang dramatik seperti stroke, infark myokard, koma asidotik, metastasis

kanker dan sebagainya (Darmojo, 1999).

2.1.2 Penyebab Penuaan

Banyak faktor yang menyebabkan orang menjadi tua melalui proses penuaan,

yang kemudian menyebabkan sakit, dan akhirnya membawa kepada kematian. Pada

dasarnya faktor itu dikelompokkan menjadi faktor internal dan eksternal. Beberapa

faktor internal ialah radikal bebas, hormon yang berkurang, proses glikosilasi, metilasi,

apotosis, sistem kekebalan yang menurun, dan genetik. Faktor eksternal yang utama

ialah gaya hidup tidak sehat, diet tidak sehat, kebiasaan salah, polusi lingkungan, stres,

dan kemiskinan (Pangkahila, 2007).

10

2.1.3 Teori Proses Penuaan

Banyak teori yang menjelaskan mengapa manusia mengalami proses penuaan.

Tetapi, pada dasarnya semua teori itu dapat dibagi menjadi dua kelompok, yaitu wear

and tear theory dan programmed theory (Goldmann and Klatz, 2003).

2.1.3.1 Wear and Tear Theory

Teori wear and tear pada prinsipnya menyatakan tubuh menjadi lemah lalu

meninggal sebagai akibat dari penggunaan dan kerusakan yang terus menerus. Teori

ini telah lama diperkenalkan oleh Dr. August Weismann, seorang ahli biologi dari

Jerman pada tahun 1882. Menurut teori ini, tubuh dan selnya menjadi rusak karena

terlalu sering digunakan dan disalahgunakan. Kerusakan tidak terbatas pada organ,

melainkan juga terjadi di tingkat sel (Goldmann dan Klatz, 2003).

Hal ini berarti walaupun seseorang tidak pernah merokok, minum alkohol, dan

hanya mengonsumsi makanan alami, dengan menggunakan organ tubuh secara biasa

saja, pada akhirnya terjadi kerusakan. Penyalahgunaan organ tubuh membuat

kerusakan lebih cepat. Karena itu, tubuh menjadi tua, sel merasakan pengaruhnya,

terlepas dari seberapa sehat gaya hidupnya. Pada masa muda sistem pemeliharaan dan

perbaikan tubuh mampu melakukan kompensasi terhadap pengaruh penggunaan dan

kerusakan normal berlebihan (Goldmann dan Klatz, 2003).

Dengan menjadi tua, tubuh kehilangan kemampuan memperbaiki kerusakan

karena penyebab apa pun. Banyak orang tua meninggal karena penyakit yang pada

masa mudanya dapat ditolak. Teori ini meyakini pemberian suplemen yang tepat dan

pengobatan yang tidak terlambat dapat membantu mengembalikan proses penuaan.

Mekanismenya dengan merangsang kemampuan tubuh untuk melakukan perbaikan

dan mempertahankan organ tubuh dan sel (Goldman dan Klatz, 2003).

Teori wear and tear meliputi:

1. Teori Kerusakan DNA

Tubuh mempunyai kemampuan untuk memperbaiki diri (DNA

repair). Proses penuaan sebenarnya berarti proses penyembuhan yang

tidak sempurna dan sebagai akibat penimbunan kerusakan molekul

yang terus menerus (Darmojo, 1999). Kerusakan DNA menumpuk

dalam waktu lama, yang mencapai suatu keadaan dimana basis molekul

sebanarnya sudah rusak berat. Kerusakan molekuler dapat terjadi

karena faktor dari luar, seperti radiasi, polutan, asap rokok dan mutagen

kimia (Pangkahila, 2007).

2. Teori Penuaan Radikal Bebas

Teori radikal bebas merupakan salah satu teori tentang penuaan,

yang diperkenalkan oleh Gerschman kemudian dikembangkan oleh

Denham Harman. Teori ini menekankan bahwa radikal bebas dapat

merusak sel sel tubuh manusia (Goldman dan Klantz, 2003).

Radikal bebas adalah suatu molekul yang mempunyai satu atau lebih

elekron yang tidak berpasangan pada orbital luarnya, bersifat sangat

reaktif, dengan cara menarik elektron molekul yang ada disekitarnya,

mengakibatkan terbentuknya senyawa radikal baru, sehingga akan

terjadi reaksi rantai (Soeatmadji, 1998; Sadikin, 2001).

Kerusakan yang ditimbulkan akibat radikal bebas dimulai ketika

lahir dan terus berlanjut hingga meninggal dunia. Ketika masih muda

dampak yang ditimbulkan bersifat minor karena tubuh memiliki

mekanisme perbaikan dan penggantian yang masih berfungsi baik

untuk mempertahankan sel dan organ dalam keadaan sehat. Dengan

bertambahnya usia akumulasi kerusakan akibat radikal bebas akan

mengganggu metabolisme sel, menyebabkan mutasi sel yang dapat

menimbulkan kanker dan kematian (Goldmann and Klatz, 2003).

3. Glikosilasi

Glikosilasi merupakan salah satu proses biokimia dalam tubuh yang

menyebabkan perubahan fisik yang dramatis. Glikosilasi adalah reaksi

non enzimatik antara senyawa glukosa dengan senyawa protein,

menghasilkan glikotoksin atau Advanced Glycation End Product

(AGEs), yang merupakan radikal bebas yang akan merusak jaringan

tubuh. Proses ini semakin sering terjadi saat kita menua, terjadi tanpa

bantuan enzim spesifik, yang menyebabkan glikosilasi menjadi sangat

berbahaya (Roizen and Oz, 2009).

2.1.3.2 Programmed Theory

Teori ini menganggap di dalam tubuh manusia terdapat jam biologik, mulai

dari proses konsepsi sampai ke kematian dalam suatu model terprogram (Darmojo,

1999). Peristiwa ini terprogram mulai dari sel sampai embrio, janin, masa bayi, anak-

anak, remaja, dewasa, menjadi tua dan akhirnya meninggal (Pangkahila, 2007).

1. Teori Terbatasnya Replikasi Sel

Pada ujung chromosome strands terdapat struktur khusus yang

disebut telomer. Setiap replikasi sel telomer memendek pada setiap

pembelahan sel. Setelah sejumlah sel pembelahan sel, telomer telah

dipakai dan pembelahan sel berhenti. Menurut Hayflick, mekanisme

telomere tersebut menentukan rentang usia sel dan pada akhirnya juga

rentang usia organisme itu sendiri (Pangkahila, 2007).

2. Proses Imun

Rusaknya sistem imun tubuh seperti: mutasi yang berulang atau

perubahan protein pasca translasi, dapat menyebabkan berkurangnya

kemampuan sistem imun tubuh mengenali dirinya sendiri (self

recognition). Jika mutasi somatik menyebabkan terjadinya kelainan

pada antigen permukaan sel, maka hal ini dapat menyebabkan sistem

imun tubuh menganggap sel yang mengalami perubahan tersebut

sebagai sel asing dan menghancurkannya. Perubahan inilah yang

menjadi dasar terjadinya peristiwa autoimun. Salah satu bukti yang

ditemukan ialah bertambahnya prevalensi auto antibodi pada orang

lanjut usia (Darmojo, 1999).

3. Teori Neuroendrokin

Teori ini diperkenalkan Vladimir Dilman, PhD, berdasarkan

peranan berbagai hormon bagi fungsi organ tubuh. Pada usia muda

berbagai hormon bekerja dengan baik mengendalikan berbagai fungsi

organ tubuh, sehingga fungsi berbagai organ tubuh sangat optimal.

Akan tetapi, ketika manusia menjadi tua, tubuh hanya mampu

memproduksi hormon lebih sedikit sehingga kadarnya menurun.

Akibatnya berbagai fungsi tubuh terganggu (Darmojo, 1999; Goldman

dan Klatz, 2003). Terapi sulih hormon membantu untuk

mengembalikan fungsi hormon tubuh sehingga dapat memperlambat

proses penuaan (Goldman dan Klatz, 2003).

2.2 ANTI PENUAAN

Anti Aging Medicine (AAM) pertama kali diperkenalkan dan dikembangkan

oleh American Academy of Anti-Aging Medicine (A4M) pada tahun 1993. Anti Aging

Medicine adalah bagian ilmu kedokteran yang didasarkan pada penggunaan ilmu

pengetahuan dan teknologi kedokteran terkini untuk melakukan deteksi dini,

pencegahan, pengobatan, dan perbaikan ke keadaan semula berbagai disfungsi,

kelainan, dan penyakit yang berkaitan dengan penuaan, yang bertujuan untuk

memperpanjang hidup dalam keadaan sehat (Pangkahila, 2007).

Perkembangan ilmu Kedokteran Anti Penuaan (KAP) atau Anti Aging Medicine

telah membawa konsep baru yang menyebabkan perubahan paradigma di dunia

kedokteran.

1. Penuaan dapat dianggap sama dengan suatu penyakit yang dapat dicegah, diobati

bahkan dikembalikan ke keadaan semula.

2. Manusia bukanlah orang hukuman yang terperangkap dalam takdir genetiknya.

3. Manusia mengalami keluhan atau gejala penuaan karena kadar hormonnya

menurun, bukan kadar hormon menurun karena manusia menjadi tua

(Pangkahila, 2007).

Bila berbagai faktor penyebab penuaan dapat dihindari, proses penuaan tentu

dapat dicegah, diperlambat, bahkan mungkin dihambat, dan kualitas hidup dapat

dipertahankan, sehingga usia harapan hidup menjadi lebih panjang dengan kualitas

hidup yang baik (Pangkahila, 2007).

Jika radikal bebas dapat diatasi dengan antioksidan, salah satu penyebab proses

penuaan sudah dihambat. Jika gaya hidup tidak sehat ditinggalkan, diet tidak sehat

dihindari, dan hormon yang berkurang diatasi dengan pengobatan, maka proses

penuaan yang penting dapat disingkirkan (Pangkahila, 2007).

2.3 RADIKAL BEBAS

2.3.1 Definisi Radikal Bebas

Radikal bebas (free radical) adalah suatu senyawa atau molekul yang

mengandung satu atau lebih elektron tidak berpasangan pada orbital luarnya, dapat

bereaksi dengan molekul lain menimbulkan reaksi rantai yang sangat dekstruktif

(Soeatmadji, 1998; Goldmann and Klatz, 2003). Pengertian radikal bebas dan oksidan

sering dianggap sama karena keduanya memiliki kemiripan sifat, serta memiliki

aktivitas yang sama dan memberikan akibat yang hampir sama, meskipun melalui

proses yang berbeda (Suryohudoyo, 2000; Winarsi, 2010).

2.3.2 Sifat-sifat Radikal Bebas

Radikal bebas memiliki reaktifitas tinggi, adanya satu atau lebih elektron tidak

berpasangan pada orbital luarnya, menyebabkan senyawa tersebut sangat reaktif

mencari pasangan, dengan cara menyerang atau menarik elektron molekul yang berada

di sekitarnya (Soeatmaji, 1998). Hal ini mengakibatkan terbentuknya senyawa radikal

baru, dengan kata lain radikal bebas dapat mengubah suatu molekul atau senyawa

menjadi suatu radikal bebas baru, dan seterusnya sehingga akan terjadi reaksi rantai

(chain reactions) (Sadikin, 2001; Winarsi, 2010).

Pemahaman radikal bebas sebagai oksidan memang tidak salah. Sifat radikal

bebas yang mirip dengan oksidan terletak pada kecenderungannya untuk menarik

elektron. Pengertian oksidan dalam ilmu kimia adalah, senyawa penerima elektron

(electron acceptor), yaitu senyawa yang dapat menerima atau menarik elektron,

disebut juga oksidator, misalnya ion ferri (Fe +++)

Fe3+ + e- Fe2+

Jadi sama halnya dengan oksidan, radikal bebas adalah penerima elektron. Itulah

sebabnya dalam kepustakaan kedokteran, radikal bebas digolongkan dalam oksidan.

Namun perlu diingat bahwa radikal bebas adalah oksidan tetapi tidak setiap oksidan

adalah radikal bebas. Radikal bebas lebih berbahaya, dibandingkan dengan senyawa

non radikal (Halliwell and Gutteridge, 1985; Suryohudoyo, 2000; Winarsi, 2010).

Reaktivitas dari radikal bebas baru akan berhenti bila ada peredam atau diredam

(quenched) oleh senyawa yang bersifat antioksidan, seperti glutation (Winarsi, 2010).

GSH dengan OH

OH + GSH H2O + GS (Radikal glutation)

GS + GS GSSG

2.3.3 Sumber Oksidan

Oksidan yang dapat merusak sel berasal dari berbagai sumber (Halliwell dan

Gutteridge, 1985) yaitu :

1. Yang berasal dari tubuh sendiri, yaitu senyawa-senyawa yang sebenarnya berasal

dari proses-proses biologik normal (fisiologis), namun oleh suatu sebab

terdapat dalam jumlah besar.

2. Yang berasal dari proses peradangan

3. Yang berasal dari luar tubuh, seperti misalnya : obat-obatan dan senyawa

pencemar (polutan).

4. Radiasi.

Tanpa disadari, dalam tubuh kita terbentuk radikal bebas secara terus menerus,

baik melalui proses metabolisme sel normal, peradangan, kekurangan gizi, dan respon

terhadap pengaruh dari luar, seperti polusi lingkungan, ultraviolet (UV), asap rokok

dll. Dengan meningkatnya usia seseorang, pembentukan radikal bebas juga meningkat.

Secara endogenus, hal ini bekaitan dengan laju metabolisme seiring dengan

betambahnya usia. Bertambahnya glikolisis juga akan menyebabkan peningkatan

oksidasi glukosa dalam siklus asam sitrat sehingga radikal bebas akan terbentuk lebih

banyak. Secara eksogenus, kemungkinan tubuh terpapar dengan polutan juga semakin

tinggi, seiring dengan meningkatnya usia seseorang. Kedua faktor tersebut secara

sinergis meningkatkan jumlah radikal bebas dalam tubuh (Winarsi, 2010).

2.3.4 Tahap Pembentukan Radikal Bebas

Secara umum, tahapan reaksi pembentukan radikal bebas melalui tiga tahapan

reaksi berikut

1. Tahap inisiasi, yaitu awal pembentukan radikal bebas, menjadikan senyawa non

radikal menjadi radikal. Misalnya:

Fe ++ + H2O2 Fe +++ + OH- + OH

R1 _H + OH R1 + H2O

2. Tahap propagasi, yaitu pemanjangan rantai radikal, dimana reaksi berantai

radikal bebas diperluas sehingga membentuk beberapa radikal bebas baru.

R2_H + R1 R2 + R1_H

R3_H + R2 R3 + R2_H

3. Tahap terminasi, yaitu pembentukan non radikal dari radikal bebas,

bereaksinya senyawa radikal dengan radikal lain atau dengan penangkap

radikal, sehingga potensi propagasinya rendah..

R1 + R1 R1_R1

R2 + R1 R2_R1

R2 + R2 R2_R2 dan seterusnya (Winarsi, 2010) :

2.3.5 Senyawa Oksigen Reaktif

Pada dasarnya radikal bebas dapat terbentuk melalui dua cara, yaitu secara

endogen (sebagai respon normal proses biokimia intrasel maupun ekstrasel) dan secara

eksogen (misalnya dari polusi, makanan, serta injeksi ataupun absorpsi melalui kulit)

(Supari, 1996).

Teraktivasinya oksigen dapat menyebabkan terbentuknya radikal bebas oksigen,

yang disebut anion superoksida (O2 ). Secara invitro senyawa radikal ini akan

membentuk kompleks dengan senyawa organik. Banyak faktor yang menyebabkan

senyawa tersebut membentuk kompleks, antara lain adanya sifat permukaan membran,

muatan listrik, sifat pengikatan makromolekul, dan bagian enzim, substrat, maupun

katalisator. Senyawa kompleks ini dapat terjadi pada berbagai sel yang masih normal

maupun tidak normal atau telah teraktivasi (Belleville-Nabet, 1996).

Radikal bebas, yang sering disebut senyawa oksigen reaktif (SOR), dapat

dibentuk melalui jalur enzimatis ataupun metabolik. Senyawa oksigen reaktif juga

dapat diproduksi oleh sel dalam kondisi stres ataupun tidak stres. Pada kondisi tidak

stres, terdapat keseimbangan antara proses pembentukan dan pemusnahan senyawa

oksigen reaktif. Sementara pada kondisi stres oksidatif, pembentukan senyawa oksigen

reaktif lebih tinggi dibandingkan dengan pemusnahannya. Akibatnya, sistem

pertahanan tubuh terpacu untuk bekerja lebih keras untuk memusnahkan senyawa

oksigen reaktif. Salah satu sistem pertahanan tubuh itu adalah sistem antioksidan

enzimatis dan non enzimatis, yang bekerja menekan senyawa oksigen reaktif yang

berlebihan. Oksigen teraktivasi juga dapat terbentuk karena fungsi enzim atau sistem

transfer elektron terganggu. Sebagai akibatnya adalah gangguan metabolik yang

mengakibatkan stres oksidatif (Winarsi, 2010).

Senyawa oksigen reaktif berasal dari oksigen (O2), yaitu senyawa yang sangat

dibutuhkan oleh organisme aerob seperti halnya manusia. Senyawa oksigen ini

digunakan organisme aerob untuk menghasilkan energi berupa ATP, melalui proses

fosforilasi oksidatif dalam mitokondria, dengan reaksi sebagai berikut.

2NADH + 2H+ + O2 2NAD+ + 2H2O + energi

ADP + energi ATP

Dalam proses ini, 1 molekul oksigen akan tereduksi menjadi 2 molekul air

menurut reaksi sebagai berikut.

O2 + 4H+ + 4e- 2H2 O

Reduksi satu molekul oksigen menjadi dua molekul air terjadi dengan

memindahkan empat elektron. Namun dalam keadaan tertentu, proses pemindahan

elektron ini tidak terjadi secara sempurna, sehingga mengakibatkan terjadinya senyawa

oksigen reaktif. Adapun tahapan pembentukan senyawa oksigen reaktif adalah sebagai

berikut.

O2 + e - O2-

O2 + e- + H+ OOH

O2 + 2e- + 2H + H2O2

O2 + 3e- + 3H + OH + H2O

O2 + 4e - + 4H + 2H2O

Dari tahapan reaksi tersebut, tampak bahwa radikal ion superoksida, radikal

peroksil, hidrogen peroksida, dan radikal hidroksil terbentuk sebagai akibat

pemindahan elektron yang kurang sempurna dalam proses reduksi oksigen (Winarsi,

2010).

Radikal bebas dan senyawa oksigen reaktif menyebabkan stres oksidatif yang

mengakibatkan berbagai penyakit. Kejadian ini diawali oleh reaksi oksidasi dalam

tubuh. Bahkan meningkatnya kejadian penyakit kardiovaskuler, aterosklerosis,

diabetes melitus, dan kanker diyakini berkorelasi positif dengan tingginya radikal

bebas dan senyawa oksigen reaktif dalam tubuh (Winarsi, 2010).

2.3.5.1 Radikal Ion Superoksida (O2)

Radikal ion superoksida disebut juga anion superoksida. Senyawa ini

diproduksi di beberapa tempat yang memiliki rantai transpor elektron. Oksigen

teraktivasi dapat terjadi dalam berbagai bagian sel, termasuk mitokondria, kloroplas,

mikrosom, glikosom, peroksisom, dan sitosol (Elstner, 1991).

Pembentukan radikal ion superoksida ini melalui beberapa mekanisme sebagai

berikut (Cadenas and Packer, 2002 (a)):

1. Reaksi samping dalam reaksi yang melibakan Fe++, misalnya dalam proses:

a. Fosforilasi oksidatif

b. Oksigenasi hemoglobin

c. Hidroksilasi oleh enzim monooksigenase (dalam sitokrom P450 dan

sitokrom b4)

d. Fe++ + O2 Fe +++ + O2-

2. Reaksi dalam mitokondria dan granulosit yang dikatalisis oleh NADH/NADPH

oksidase.

NADH + O2 NAD+ + H+ + O2-

NADP + O2 NADP+ + H + + O2-

3. Reaksi yang dikatalisis oleh xantin oksidase (XO)

XH + H2O + 2 O2 XO X-OH + 2 O2- + 2 H+ Xantin Asam urat

Dalam keadaan normal, di dalam sel mamalia tidak terdapat enzim xantin

oksidase. Enzim ini berasal dari enzim xantin dehidrogenase (XD) yang mengalami

proteolisis dan berubah menjadi xantin oksidase (XO), ketika terjadi iskemia atau

hipoksia.

XD XO + peptida Xantin oksidase

Perubahan xantin dehidrogenase menjadi xantin oksidase bersifat irreversibel. Artinya

bila suplai oksigen kembali normal maka akan terbentuk senyawa lain, yaitu ion

superoksida yang lebih reaktif yang mengakibatkan kerusakan jaringan.

2.3.5.2 Radikal Peroksil (OOH)

Sebetulnya ion superoksida tidak terlalu reaktif bila dibandingkan dengan bentuk

perubahannya yang berupa radikal peroksil.

O2- + H+ OOH Radikal peroksil

Radikal peroksil ini sangat reaktif, dan akan membentuk radikal baru melalui

reaksi sebagai berikut.

OOH + XH X + H2O2

Dari reaksi ini terlihat bahwa radikal peroksil lebih berbahaya daripada H2O2 (Cadenas

and Packer, 2002 (a); Winarsi, 2007).

2.3.5.3 Hidrogen Peroksida (H2O 2)

Hidrogen peroksida (H2O2) terbentuk karena aktivitas enzim-enzim oksidase

yang mengkatalisis reaksi dalam retikulo endoplasmik (mikrosom) dan peroksisom.

RH2 + O2 R + H2O2

Hidrogen peroksida merupakan senyawa oksidan yang sangat kuat dan dapat

mengoksidasi berbagai senyawa dalam sel, seperti glutation.

2GSH + H2O2 GSSG + 2H2O

Hidrogen peroksida tidak hanya bersifat sebagai oksidator, melainkan juga dapat

membentuk radikal bebas, bila bereaksi dengan logam transisi seperti Fe++ dan Cu+

dalam reaksi Fenton.

Fe++ + H2O2 Fe+++ + OH- + OH

Cu+ + H2O2 Cu ++ + OH- + OH

Efek negatif yang lain dari oksidator hidrogen peroksida adalah kemampuannya

untuk membentuk ion hipoklorit (ClO-) melalui reaksi yang dikatalisis oleh enzim

mieloperoksidase dalam sel inflamasi, seperti granulosit, monosit, dan makrofag

(Cadenas and Packer, 2002 (a)).

H2O2 + Cl- H2O + ClO-

R + ClO- RO + Cl-

2.3.5.4 Radikal Hidroksil (OH)

Keberadaan senyawa H2O2 dapat berbahaya bila bersama-sama ion superoksida

karena akan membentuk radikal hidroksil (OH) melalui reaksi Haber-Weiss berikut.

O2- + H2O2 O2 + OH- + OH

Reaksi Haber-Weiss memerlukan ion Fe+++ atau Cu++ dan terjadi melaui dua

tahap.

Fe+++ + O2- Fe++ + O2

Fe+++ + H2O2 Fe+++ + OH- + OH

Dari berbagai bentuk senyawa oksigen reaktif tersebut, radikal hiroksil

merupakan senyawa yang paling reaktif dan berbahaya. Radikal hidroksil bukan

merupakan produk primer proses biologis, melainkan berasal dari H2O2 dan O2-

(Cadenas and Packer, 2002 (a); Winarsi, 2007).

2.3.5.5 Singlet Oksigen (1O2)

Singlet oksigen merupakan bentuk oksigen yang memiliki reaktivitas jauh lebih

tinggi dibandingkan dengan oksigen bentuk ground state. Senyawa ini akan terbentuk

melaui reaksi yang dikatalisis oleh enzim-enzim (Cadenas and Packer, 2002 (a);

Winarsi, 2007):

a. Enzim monooksigenase yang menggunakan sitokrom P450 dengan substrat

peroksida.

b. Enzim prostaglandin endoperoksida sintetase, yaitu suatu enzim yang bekerja

dalam pembentukan prostaglandin dalam asam arakidonat.

c. Enzim mieloperoksidase, yang mengkatalisis reaksi hipoklorit dengan H2O2.

2.3.6 Stres Oksidatif

Tubuh dapat mengatasi radikal bebas, namun jika radikal bebas yang dihasilkan

melebihi antioksidan dapat menyebabkan stres oksidatif (Wiyono, 2003). 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, dan berakibat fatal bagi kelangsungan hidup sel atau jaringan.

Jika hal ini terjadi dalam waktu yang berkepanjangan, maka akan terjadi penumpukan

hasil kerusakan oksidatif di dalam sel dan jaringan yang akan menyebabkan sel atau

jaringan tersebut kehilangan fungsinya dan akhirnya mati (Bagiada, 2001).

2.3.6.1 Dampak Negatif Senyawa Oksigen reaktif

Senyawa oksigen reaktif merusak komponen sel, sehingga ketahanan integritas

dan kehidupan sel terganggu. Dampak dari senyawa oksigen reaktif sangat luas dan

mekanisme molekulernya masih belum terkuak secara jelas (Bagiada, 2001).

2.3.6.2 Dampak Negatif Radikal Hidroksil

Radikal hidroksil merupakan senyawa yang paling berbahaya. Merusak tiga

jenis senyawa. yang penting untuk mempertahankan integritas sel (Halliwel dan Cross,

1994), yaitu:

a. Asam lemak tak jenuh yang merupakan komponen penting fosfolipid

penyusun membran sel.

b. DNA, yang merupakan perangkat genetik

c. Protein, yang memegang berbagai peran penting, seperti enzim,

reseptor, antibodi dan penyusun matriks serta sitoskeleton.

Dampak terhadap membran sel, dapat menyerang komponen penting membran

sel seperti: asam linoleat, linolenat dan arakidonat, yang dapat menimbulkan reaksi

rantai peroksidasi lipid. Terputusnya rantai asam lemak tidak jenuh menghasilkan

senyawa toksik seperti: aldehid, MDA, 9-OH noneal,etana, F2-Isoprostan dan lain-lain.

Juga dapat membentuk ikatan silang (cross-linking) (Cadenas and Packer, 2002 (a)

(b); Winarsi, 2007).

Dampak terhadap DNA, hidroksilasi basa timin dan sitosin, pembukaan inti

purin dan pirimidin serta terputusnya rantai fosfodiester DNA, replikasi sel terganggu.

Terjadi mutasi, bila sistim perbaikan DNA terlampaui atau terjadi error prone (bila

sistim perbaikan DNA salah) (Winarsi, 2007). DNA mitokondria (mtDNA) merupakan

target utama senyawa oksigen reaktif (SOR). Paparan senyawa oksigen reaktif pada

mtDNA, ditemukan pada penderita berbagai penyakit degeneratif yang berkaitan

dengan aging. Akibatnya adalah penurunan fungsi mitokondria, dan bahkan kerusakan

pada mtDNA. Kerusakan pada mitokondria , dapat digunakan sebagai biomarker pada

penyakit-penyakit yang diakibatkan oleh senyawa oksigen reaktif (Yakes and Van

Houten, 1997).

Dampak terhadap protein, terjadi reaksi dengan asam amino penyusun protein

dan yang paling rawan adalah sistein (SH)= ikatan sulf hidril

RSH + OH RS + H2O

RS. + RS. R-S-S-R

Ikatan S-S (disulfida linkage), menyebabkan protein kehilangan aktivitasnya (Winarsi,

2007)

2.3.6.3 Dampak Positif

Melawan/membunuh organisme patogen yang dihasilkan oleh granulosit,

makrofag dan monosit. Bila produksi oksidan berlebihan menimbulkan kerusakan

jaringan (Bagiada, 2001).

2.3.7 Pengukuran Peroksidasi Lipid

Peroksidasi lipid terjadi dalam beberapa tahapan. Banyak teknik tersedia untuk

mengukur tingkat peroksidasi, hilangnya substrat asam lemak penyebab terjadinya

rantai peroksidasi lemak, sehingga prinsipnya secara sederhana pengukuran

peroksidasi adalah untuk menguji hilangnya asam lemak, salah satunya dengan

mengukur kadar f2-isoprostan, yang merupakan produk akhir yang toksik dari

peroksidasi lipid (Cadenas and Packer, 2002 (b)).

F2-isoprostan dapat ditemukan di jaringan dan cairan tubuh (termasuk urin)

manusia dan hewan, yang mengandung f2-isoprostan dan metabolitnya dalam tingkat

rendah ( 30-40 pg/mL di plasma segar manusia, 2 ng/mg kreatinin di urin manusia).

Tingkat f2-isoprostan in vivo meningkat dalam kondisi stres oksidatif (misalnya dalam

plasma dan urin perokok, dalam nafas penderita asma, pada penderita diabetes, dalam

cairan paru yang terpapar O2 tinggi, dalam plasma tikus yang kelebihan beban besi,

dan pada hewan yang diberi perlakuan dengan CCl4. Isoprostan juga dapat terbentuk

dalam makanan, tetapi berkontribusi sedikit untuk kadar plasma pada manusia

(Cadenas and Packer, 2002 (a) (b)).

2.4 AKTIVITAS FISIK MAKSIMAL

Olahraga harus menjadi pusat setiap rencana kerja antioksidan yang efektif.

Alasannya tanpa olahraga yang teratur, pertahanan dalam tubuh terhadap radikal

bebas, termasuk antioksidan endogen, seperti superoksida dismutase, glutation

peroksidase, dan katalase dapat menjadi terlalu rapuh, untuk mempertahankan efek

yang optimal (Cooper, 2001).

Namun penting melakukan jenis olahraga yang benar. Artinya mengandalkan

olahraga dengan intensitas rendah, yang akan meminimumkan pengeluaran radikal

bebas yang berlebihan saat latihan, dan pada saat yang sama meningkatkan jumlah

enzim alami, atau antioksidan endogen (Cooper, 2001).

2.4.1 Olahraga Berintensitas Rendah

Olahraga dengan intensitas rendah adalah program olahraga hidup sehat yang

paling efektif, termasuk membangun pertahanan melawan radikal bebas (Cooper,

2001). Untuk mendapatkan hasil maksimal dan risiko minimal pada pelatihan

diperlukan kondisi lingkungan yang memadai dan takaran pelatihan yang tepat untuk

setiap individu meliputi FITT, yaitu Frequency, Intencity, Type, Time. Frekuensi yang

dianjurkan tiga hingga lima kali per minggu dengan intensitas kurang lebih 60-85%

dari denyut jantung maksimal: 220 umur (dalam tahun). Latihan didahului

pemanasan selama 3-5 menit, dilanjutkan latihan inti 15-60 menit, diakhiri

pendinginan 3-5 menit (Giam, 1993).

2.4.2. Latihan Fisik Berlebih

Pelatihan berlebih seringkali akibat dari (Hatfield, 2001):

a. Volume latihan terlalu banyak.

b. Intensitas pelatihan terlalu tinggi.

c. Durasi pelatihan terlalu panjang.

d. Frekuensi pelatihan terlalu sering

Saat ini, lebih banyak alasan untuk membatasi intensitas latihan, alasan utama

pada bahaya yang disebabkan oleh kelebihan radikal bebas, yang mungkin terbentuk

selama latihan fisik berat. Latihan dengan intensitas tinggi yang melelahkan dapat

meningkatkan kemungkinan berbagai masalah kesehatan, seperti kanker, serangan

jantung, katarak, penuaan dini, penurunan kekebalan, dan lain lain (Cooper, 2001).

Dr. Ralph Paffenbarger melakukan studi terhadap 16.936 pria alumni Harvard,

berusia 35 sampai 74 tahun. Menurut laporan yang dimuat dalam The New England

Journal of Medicine, ditemukan angka kematian lebih rendah bagi pria yang

melakukan aktivitas fisik secara teratur, dibandingkan pria yang tidak pernah

melakukannya. Laju kematian lebih rendah pada pria yang menghabiskan 2000 kalori

atau lebih per minggu. Akan tetapi, pada tingkat intensitas tinggi, olahraga kurang

bermanfaat. Angka kematian mulai meningkat diantara pria yang menghabiskan lebih

dari 3000 kalori per minggu (Cooper, 2001).

2.4.3 Hubungan Latihan Berlebihan dan Kerusakan karena Radikal bebas

Pada keadaan normal, radikal bebas terbentuk secara amat perlahan, kemudian

dinetralisasi oleh antioksidan dalam tubuh. Namun jika laju pembentukan radikal

bebas sangat meningkat karena dipicu latihan yang berlebihan, jumlah radikal akan

melebihi kemampuan sistem pertahanan tubuh, menyerang membran sel, sehingga

terjadi kerusakan sel-sel pada otot dan tulang. Kerusakan dan peradangan jaringan

yang sering menyertai olahraga yang menghabiskan tenaga, merupakan tanda paling

jelas adanya kegiatan radikal bebas (Cooper, 2001).

2.4.4 Pembentukan Radikal Bebas Pada Latihan Fisik Berlebih

Radikal bebas terbentuk selama berolahraga melalui dua cara:

1. Pelepasan Elektron

Saat berolahraga terjadi pelepasan elektron, olahraga berlebihan menyebabkan

terjadi peningkatan konsumsi oksigen oleh tubuh 10-20 kali atau lebih. Dalam

serat otot yang berkontraksi penggunaan oksigen dapat meningkat 100-200 kali

di atas kebutuhan normal. Peningkatan oksigen yang luar biasa memicu

pelepasan radikal bebas , terutama radikal superoksida (Clarkson, 2000; Cooper,

2001; Sauza, 2005).

2. Fenomena Reperfusion Injury

Saat berolahraga berat, darah yang mengalir dalam tubuh keluar dari berbagai

organ yang tidak terlibat secara aktif dalam proses. Namun darah dialirkan ke

otot skelet. Selama pengalihan aliran darah, sebagian atau seluruh bagian organ

tubuh yang tidak terlibat dalam olahraga akan mengalami kekurangan oksigen

secara tiba-tiba (hipoksia). Proses iskemia yang terjadi menyebabkan perubahan

enzim xantin dehidrogenase menjadi xantin oksidase, dimana perubahannya

bersifat ireversibel. Setelah berolahraga terjadi proses reperfusi, dimana darah

bergerak kembali dengan cepat ke berbagai organ yang kekurangan aliran darah

sehingga oksigen terpenuhi kembali, reaksi yang terjadi dipengaruhi oleh xantin

oksidase. Reaksi ini menghasilkan radikal bebas sehingga menimbulkan

reperfusion injury (injury yang terjadi setelah terjadinya reperfusi setelah

mengalami iskemia (Langseth, 1996; Cooper 2001)).

2.4.5 Hasil Pengukuran Radikal Bebas Saat Berolahraga

Saat ini tidak terdapat penanda diagnosis tunggal untuk latihan fisik berlebih.

Pemeriksaan yang tersedia untuk memeriksa respon biomarker terhadap latihan

(Margonis et al., 2007). Pengukuran radikal bebas terutama pada proses oksidasi

lemak, yang dikenal sebagai peroksidasi lipid. Proses ini membentuk sisa

metabolisme, salah satunya dikenal sebagai thiobarbituric acid reactive substance

(TBARS) (Cooper, 2001; Cadenas and Packer, 2002 (a)), yang merupakan tes yang

tertua untuk mengukur peroksidasi lipid, merupakan pengujian yang sederhana, tetapi

kesederhanaan melakukan uji ini memungkinkan kompleksitas kimianya (Cadenas dan

Packer, 2002 (a)).

Pemeriksaan respon biomarker terhadap latihan ketahanan yang dilakukan pada

12 orang laki-laki berusia 21 tahun, yang dilakukan selama 12 minggu, dimana latihan

pada masing-masing sesi dilakukan selama tiga minggu. Pada sesi pertama dilakukan

latihan dua kali seminggu. Sesi kedua delapan kali seminggu. Sesi ketiga 14 kali

seminggu. Diikuti istirahat total selama tiga minggu. Sampel darah atau urin

dikumpulkan pada keadaan basal dan 96 jam pascalatihan terakhir pada tiap sesi.

Hasilnya menunjukkan adanya leukositosis, peningkatan isoprostan dalam urin (7-

fold), TBARS (56%), katalase (96%), gluthatione peroxidase, serta gluthatione yang

teroksidasi (GSSG) (25%). Sebaliknya terjadi penurunan gluthatione tereduksi (GSH)

(31%), GSH/GSSG (56%), dan kapasitas total antioksidan. Dapat disimpulkan, latihan

fisik berlebih merangsang respon terhadap biomarker stres oksidatif (Margonis et al.,

2007).

2.5 ANTIOKSIDAN

2.5.1 Definisi Antioksidan

Dalam pengertian kimia, senyawa antioksidan adalah senyawa pemberi elektron

(elektron donors). Secara biologis, pengertian antioksidan adalah senyawa yang

mampu menangkal atau meredam dampak negatif oksidan dalam tubuh. Antioksidan

bekerja dengan cara mendonorkan satu elektronnya kepada senyawa yang bersifat

oksidan sehingga aktivitas senyawa oksidan tersebut dihambat (Winarsi, 2007),

termasuk enzim - enzim dan protein - protein pengikat logam (Pangkahila, 2007).

2.5.2 Klasifikasi antioksidan

2.5.2.1 Klasifikasi antioksidan secara umum

1. Antioksidan Enzimatis, misalnya enzim superoksida dismutase (SOD), katalase,

dan glutation peroksidase.

2. Antioksidan Non Enzimatis

a. Antioksidan larut lemak, seperti -tokoferol, karotenoid, flavonoid,

quinon, dan bilirubin.

b. Antioksidan larut air, seperti asam askorbat, asam urat, protein pengikat

logam, dan protein pengikat heme. (Miyazaki et al., 2000; Winarsi,

2007).

Antioksidan enzimatis dan non enzimatis tersebut bekerja sama memerangi

aktivitas senyawa oksidan dalam tubuh. Terjadinya stres oksidatif dapat dihambat oleh

kerja enzim-enzim antioksidan dalam tubuh dan antioksidan non enzimatik (Miyazaki

et al, 2000; Winarsi, 2007).

2.5.2.2 Klasifikasi berdasar mekanisme pencegahan dampak negatif oksidan

1. Antioksidan pencegah ( preventive antioxidants).

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 Fe++ atau Cu+ bebas. Untuk itu

berperan beberapa protein penting, yaitu :

a. Untuk Fe transferin atau feritin

b. Untuk Cu : seruloplasmin atau albumin

Penimbunan O2 - dicegah oleh enzim superoksida dismutase (SOD) dengan

mengkatalisis reaksi dismutasi O2-.

2O2 - + 2H SOD H2O2 + O2

Enzim SOD melindungi sel-sel tubuh dan mencegah terjadinya proses

peradangan yang diakibatkan oleh radikal bebas.

Penimbunan hidrogen peroksida (H2O2) dicegah melalui aktivitas dua enzim,

yaitu :

a. Katalase, yaitu enzim yang mengandung heme, yang mengkatalisis reaksi

dismutasi H2O2 menjadi air dan oksigen, dimana katalase mampu

mengoksidasi satu molekul hidrogen peroksida menjadi oksigen, kemudian

secara simultan mereduksi molekul hidrogen peroksida kedua menjadi air.

2H2O2 2H2O + O2

b. Peroksidase, yang mengkatalisis reaksi sebagai berikut :

R + H2O2 RO + H2O

Diantara berbagai peroksidase, yang paling penting adalah gluthation

peroksidase (GSPx), yang mengkatalisis reaksi :

2GSH + H2O2 GSSG + 2H2O

Apabila radikal hidroksil masih saja terbentuk, masih ada sarana lain untuk

meredamnya, tanpa memberi kesempatan untuk memulai reaksi rantai

dengan melibatkan senyawa-senyawa yang mengandung sulhidril seperti

gluthation dan sistein.

Gluthation ( GSH ) :

GSH + OH GS + H2O

2GS GSSG

Sistein ( Cys-SH ) :

Cys-SH + OH Cys-S + H2O

2 Cys Cys-S-S-Cys

2. Antioksidan pemutus reaksi rantai ( chain-breaking antioxidants).

Dalam kelompok antioksidan ini termasuk vitramin E (tokoferol), asam

askorbat ( vitamin C ), karoten. Vitamin E dan -karoten bersifat lipofilik,

sehingga dapat berperan pada membran sel untuk mencegah peroksidasi lipid.

Sebaliknya, vitamin C, gluthation dan sistein bersifat hidrofilik, dan berperan

dalam sitosol ((Frei, 1999; Milner, 2000; Murray et al., 2000).

Gambar 2.1 Korelasi hubungan antioksidan dalam sistem biologi (Yuji et al, 2010)

2.6 PROPOLIS

Propolis atau lem lebah adalah suatu zat yang dihasilkan oleh lebah madu,

mengandung resin dan lilin lebah, bersifat lengket yang dikumpulkan dari sumber

tanaman, terutama dari bunga dan pucuk daun, untuk kemudian dicampur dengan air

liur lebah (Marcucci et al., 2001, Salatino et al., 2005; Nakajima et al., 2009). Asal

tanaman penghasil propolis belum dapat diketahui semuanya, yang saat ini diketahui

adalah berasal dari getah resin tanaman kelompok pinus dan akasia. Propolis

digunakan untuk menutup sel-sel atau ruang heksagonal pada sarang lebah. Biasanya,

propolis menutup celah kecil berukuran 4-6 mm, sedangkan celah yang lebih besar

diisi oleh lilin lebah. Dahulu peternak lebah di Amerika Serikat menganggap propolis

sebagai bahan pengganggu, sebab melekat di tangan, pakaian, dan sepatu ketika cuaca

panas, serta berubah keras dan berkerak ketika dingin (Salatino et al., 2005).

Salah satu jenis lebah yang mampu menghasilkan propolis dalam jumlah

banyak yaitu jenis Trigona sp (Sabir, 2009). Spesies lebah madu yang juga aktif

mencari propolis adalah Apis Mellifera (Salatino et al., 2005).Hanya lebah betina

pekerja yang bertugas mencari polen sebagai bahan baku propolis, mengolah propolis

dari berbagai bahan seperti pucuk daun, getah tumbuhan, dan kulit beragam tumbuhan

seperti akasia dan pinus. Lebah jantan tidak mempunyai kantong polen di bagian tibia

atau tungkai kaki dan tanpa kelenjar malam, itulah sebabnya tidak mampu mencari dan

mengangkut polen ke sarang. Lebah madu cenderung menyesuaikan jadwal

penerbangannya pada saat bunga-bunga dari spesies yang dikunjungi mulai mekar dan

menghasilkan serbuk sari, dan di luar itu tetap berada di sarang (Ensiklopedi

Indonesia, 2003).

Gambar 2.2. Lebah Penghasil Propolis (Sumber: Value Added Products of Beekeeping by R Krell, FAO)

Propolis

2.6.1. Karakteristik Propolis

Warna propolis bervariasi, dari kuning, hijau hingga coklat tua, tergantung pada

sumber tumbuhannya, seperti propolis Brazil (Cuba) berwarna kehijauan (Salatino,

2005). Propolis merupakan substansi resin alami yang mempunyai aroma wangi,

sangat lengket pada suhu sarang saat baru dibentuk, mengeras pada suhu 150C, dan

menjadi mudah pecah di bawah suhu 50C. Pada suhu 250-450 C, propolis bersifat

lembut, elastis dan sangat lengket. Di atas suhu 450C, propolis semakin lengket seperti

karet. Sementara pada suhu 600 dan 700-1000C propolis akan mencair (Krell, 1996).

Gambar 2.3. Propolis Trigona sp

2.6.2. Kandungan Propolis

Propolis terdiri dari resin (50%), wax (30%), essential oils (10%), pollen (5%),

dan komponen organik (5%) (Gomez et al., 2006). Resin mengandung flavonoid,

fenol, dan berbagai bentuk asam (Borelli et al., 2002). Salah satu ikatan fenol yang ada

dalam propolis yaitu Caffeic Acid Phenethyl Ester (CAPE) (Viuda et al., 2008). CAPE

merupakan sisi aktif flavonoid yang bekerja untuk memaksimalkan aktivitas scavenger

terhadap radikal bebas, dengan cara menurunkan aktivitas radikal hidroksil (OH)

sehingga tidak terlalu reaktif lagi (Cadenas and Packer, 2002 (c)).

Propolis mengandung 16 asam amino essensial yang dibutuhkan untuk

regenerasi sel. Dari semua asam amino yang terdapat dalam propolis, arginin dan

prolin tergolong yang terbanyak, sekitar 45,8%. Propolis mengandung semua mineral,

kecuali sulfur. Zat besi (Fe) dan seng (Zn) adalah kandungan yang terbanyak.

Kandungan mineral ini sangat dipengaruhi oleh lingkungan tempat tumbuh tanaman.

Propolis juga mengandung vitamin, di antaranya vitamin A, vitamin B (B1, B2, B6),

vitamin C, vitamin E dan vitamin D (Krell, 1996; Wikipedia, 2010).

Gambar. 2.4. Chemical structures of the most important flavonoids found in honey and

propolis (Viuda et al., 2008) .

2.6.3. Jenis-Jenis propolis

Berikut ini adalah beberapa bentuk propolis yang sudah diproduksi massal

(Krell, 1996):

1. Propolis mentah, yaitu propolis tanpa melalui proses pematangan (mentah), bisa

langsung dikonsumsi. Umumnya berbentuk bongkahan atau dibekukan.

Bongkahan besar propolis murni dapat dikunyah, seperti permen karet. Namun

sebaiknya dikonsumsi dalam jumlah sedikit, jika berlebihan menyebabkan

gangguan pada perut. Selain itu ada propolis mentah yang dihancurkan hingga

menjadi butiran halus. Butiran halus biasanya dimasukkan dalam kapsul atau

dicampur dengan makanan dan minuman.

2. Propolis cair, adalah propolis bentuk cair, yang telah diekstrak dengan jenis

pelarut tertentu. Ada banyak jenis pelarut yang dapat digunakan, di antaranya

etanol (alkohol), air, pelarut minyak sayur atau lemak hewan.

3. Propolis bubuk (powder). Sebelum diproses menjadi bentuk bubuk atau powder,

propolis mentah (raw propolis) terlebih dahulu diekstrak dengan alkohol, air,

atau ekstrak glikol. Bentuk propolis bubuk di pasaran dapat ditemukan dalam

bentuk tablet atau kapsul.

4. Injeksi. Hingga kini ketersediaan propolis injeksi masih dalam penelitian.

5. Pasta dan minyak propolis. Salah satunya adalah pasta gigi propolis, yang

bermanfaat untuk mencegah karies, radang gusi, dan sariawan. Selain dalam

bentuk pasta, propolis juga bisa dicampur dengan minyak atau krim untuk

dioleskan.

2.6.4.Ekstraksi Propolis

Ekstraksi propolis membutuhkan pelarut. Pemilihan cairan pelarut tergantung

pada tujuan penggunaan propolis dan tehnik yang ada. Selama ini, ekstraksi propolis

menggunakan ethanol, propilen glikol, atau air. Ethanol dan glikol dapat melarutkan

seluruh zat aktif.

Bahannya merupakan propolis mentah, untuk mengetahui propolis mentah yang

masih berkualitas adalah dengan mencampur propolis sebanyak setengah sendok teh

dengan secangkir susu, lalu biarkan selama empat hari pada suhu hangat. Jika susu

tetap segar, berarti propolis masih baik. Sebaliknya jika fisik susu berubah, berarti

propolis sudah tidak baik. Cara pertama dilakukan dengan membersihkan propolis dan

kotoran yang tampak, juga dari lilin yang berlebihan. Caranya propolis dihaluskan

menjadi butiran kecil atau bubuk halus. Jika propolis terlalu lengket dan sulit

dihaluskan, sebaiknya propolis disimpan dahulu dalam freezer atau lemari es selama

beberpa jam hingga menjadi keras dan rapuh. Propolis yang lengket, bisa dibuat setipis

mungkin untuk menigkatkan kontak permukaan antara alkohol dengan propolis,

sehingga pelarutan mudah dilakukan.

Alat dan bahan yang digunakan untuk melakukan proses ekstraksi skala industri

kecil sebagai berikut:

1. Botol berkapasitas besar yang dapat ditutup rapat.

2. Timbangan yang cukup sensitif untuk menimbang jumlah kecil.

3. Kertas filter, kain katun berlapis, atau bola kapas sebagai saringan.

4. Lemari es atau freezer, meski tidak terlalu pentng.

5. Sumber panas, seperti perangkat destilasi, pengering vakum, atau pengering

beku, berguna untuk menguapkan pelarut (Krell, 1996).

2.6.5. Teknik Ekstraksi

Hingga kini belum ada standarisasi tentang konsentrasi, metode ekstraksi, dan

jenis pelarut yang akan dipakai.

Tehnik Ekstraksi Propolis Alkohol

Ekstraksi propolis alkohol merupakan proses ekstraksi yang paling banyak

dilakukan. Alkohol yang biasanya digunakan adalah etanol. Ekstrak propolis yang

digunakan pada manusia, pemilihan jenis alkohol lebih berupa gin, rum, cachasa, arak

atau cairan destilasi lainnya. Cairan alkohol ini memang mengandung kurang dari 70%

alkohol, tetapi hasilnya tetap berkualitas .

Berdasarkan penelitian, ekstraksi yang menghasilkan zat aktif terbanyak adalah

propolis yang dilarutkan dalam alkohol 70%. Semakin lama direndam dalam alkohol,

propolis akan semakin larut. Idealnya, lama waktu pelarutan maksimum 2-3 minggu.

Prosedur ekstraksi dengan alkohol:

a. Prosedur yang saat ini digunakan untuk industri skala kecil adalah dengan

perbandingan propolis alkohol sebesar 5-10%. Artinya rasio berat propolis dengan

berat pelarut berkisar 5-10%. Sementara itu, konsentrasi awal propolis yang akan

diekstraksi tidak boleh lebih dari 30%, jika lebih ekstraksi akan kurang efisien dan

kurang lengkap.

b. Timbang jumlah propolis dan hitung volume alkohol yang digunakan. Sebaiknya,

berat alkohol ditimbang agar dapat dibandingkan dengan berat propolis. Secara

sederhana, 1 liter alkohol 100% beratnya 800 gram, dan 1 liter alkohol 70%

beratnya 860 gram. Menimbang alkohol lebih dipilih daripada menghitung volume

alkohol karena lebih akurat.

c. Selanjutnya, alkohol dan propolis dimasukkan ke dalam satu wadah, tutup rapat,

lalu kocok pelan-pelan. Pengocokan dilakukan sekali sampai dua kali setiap

harinya. Wadah disimpan dalam tempat yang gelap dan hangat, setidaknya selama

tiga hari. Untuk hasil terbaik, biasanya ekstraksi memerlukan waktu 1-2 minggu.

d. Untuk mempercepat proses ekstraksi, rebus campuran alkohol dengan propolis

selama delapan jam untuk melarutkan semua resin yang ada. Namun untuk

mendapat kualitas ekstrak propolis yang terbaik, pemanasan ini sebaiknya

dihindari.

e. Setelah disimpan, cairan disaring dengan kertas filter, kain halus, atau kapas. Kain

dibuat berlapis agar penyaringan lebih efektif. Lebih baik lagi jika ditambahkan

saringan lagi di bawahnya. Sisa saringan pertama masih bisa diekstrak lagi melalui

prosedur yang sama. Untuk mendapat hasil yang maksimal, satu hari sebelum

proses penyaringan, campuran propolis disimpan dalam lemari es, dengan suhu

dibawah 4oC, tetapi jangan sampai membeku. Sebaiknya, saringan juga

dibersihkan sebelum digunakan.

f. Hasil penyaringan akan berupa cairan jernih, bebas dari pertikel, dan berwarna

cokelat tua atau sedikit kemerahan. Simpan hasil penyaringan dalam botol bersih

berwarna gelap dan hampa udara. Jika botol tidak berwarna gelap, letakkan saja

botol di tempat gelap, dingin, atau dibungkus dengan kain atau kertas, lalu jauhkan

dari cahaya matahari.

Contoh:

Untuk membuat propolis alkohol 10%, campurkan satu bagian propolis dengan

sembilan bagian alkohol. Jadi untuk 100 gram propolis, diperlukan campuran pelarut

alkohol sebanyak 900 gram. Begitu juga untuk 1kg propolis, perlu ditambahkan 9 kg

alkohol. Sementara, untuk membuat propolis alkohol 55, perbandingan yang

dibutuhkan adalah satu bagian propolis dengan 19 bagian alkohol. Untuk mengatasi

mahalnya harga pelarut, konsentrasi ekstrak awal dibuat lebih tinggi (sekitar 30%) dan

baru diencerkan lagi, tergantung pada tujuan penggunaannya.

Teknik Ekstraksi Propolis Glikol

Metode ini hampir sama dengan metode ekstraksi propolis alkohol, hanya berbeda dari

jenis pelarutnya, yaitu glikol dalam bentuk propylene glycol. Perbandingan atau

konsentrasi yang dipakai sebaiknya tidak melebihi 10%. Kekurangan teknik ekstraksi

ini adalah membutuhkan suhu yang lebih tinggi saat melakukan proses penguapan

pelarut, yang tentunya dapat membuat komponen di dalam propolis mudah menguap.

Harga glikol biasanya lebih murah dari alkohol. Sayangnya, glikol tidak mudah

diperoleh di semua tempat.

Teknik Ekstraksi Propolis Air

Ekstraksi propolis dengan air dilakukan dengan cara melarutkan propolis dalam air

selama beberapa hari atau merebusnya dalam air. Metode ekstraksi propolis air sama

persis dengan ekstraksi alkohol. Terbatasnya pemanfaatan ekstraksi propolis alkohol,

terutama untuk dikonsumsi ibu hamil dan anak, konsumsi di negara muslim, atau

faktor kesehatan tertentu, membuat ekstraksi propolis air menjadi penting.

Membuat Ekstrak Propolis di Rumah

Ekstraksi zat aktif dalam propolis juga bisa dilakukan di rumah. Bahannya propolis

mentah, Bahan lain yang dibutuhkan adalah pelarut, dapat berupa alkohol, propilen

glikol atau air. Cara yang digunakan sama seperti membuat ekstraksi propolis untuk

skala industri, hanya peralatan untuk pembuatan ekstraksi propolis di rumah lebih

sederhana (Krell, 1996).

2.6.6 Manfaat dan Bukti Ilmiah Propolis

Propolis dan hasil produk lebah lainnya seperti madu, pollen dan royal jeli,

bermanfaat untuk kesehatan. Di antaranya bermanfaat sebagai antioksidan, antibakteri,

antiinflamasi, hepatoprotektif, antitumor, dan vasodilator (Viuda et al., 2008;

Nakajima et al., 2009).

Manfaat Sebagai Antioksidan

Propolis merupakan produk alami yang mempunyai potensi antioksidan yang

tinggi (Gheldof et al., 2002). Propolis mempunyai aktivitas antioksidan yang paling

kuat dalam melawan radikal bebas (radikal H2O2, O2-, OH) dibandingkan dengan hasil

produk lebah lainnya (Nakajima et al., 2009). Kandungan flavonoid di dalamnya dapat

meredam efek buruk radikal bebas, dengan menghambat peroksidasi lipid melalui

aktivasi peroksidase terhadap hemoglobin, yang merupakan antioksidan endogen (Mot

et al., 2009).

Penelitian di Jepang menunjukkan bahwa kandungan Caffeic acid yang ada di

dalam propolis mempunyai aktivitas antioksidan yang tinggi, yang dapat

meningkatkan ekspresi glucose-6-phospate dehydrogenase (G6PD) yang dikenal

sebagai gen antioksidan, lebih kuat dibandingkan vitamin E. Caffeic acid mempunyai

aktivitas antioksidan 4-6 kali lebih kuat terhadap radikal H2O2 dan O2-, dibandingkan

vitamin C dan N-acetyl-cystein (NAC) (Nakajima et al., 2009). Potensi kekuatan

antioksidan ekstrak propolis dan polen secara berturut-turut, yaitu; ekstrak propolis air,

ekstrak propolis etanol, polen. Seperti yang terlihat pada tabel di bawah ini (Nakajima

et al.,2009).

Tabel 2.1. Antioxidant activities of bee products (Nakajima et al., 2009)

IC50 (95% confidence limit)

Compounds H2O2 O2- HO Brazilian green propolis (g/ml) WEP 0.24 (0.150.34)

0.91 (0.641.21) 4.12 (3.315.17)

EEP 2.48 (1.654.05) 0.79 (0.56

1.04) 5.83 (4.996.87)

Other bee products (g/ml) Pollen 9.99 (8.0112.3)

8.44 (6.6410.4) 57.6 (46.569.9)

Royal jelly > 100 > 100 > 100

Constituents of propolis (M) 3,4-di- O-Caffeoylquinic acid 0.52 (0.360.70)

0.25 (0.180.32) 1.86 (1.502.31)

3,5-di- O-Caffeoylquinic acid 0.33 (0.160.53) 0.18 (0.13

0.24) 2.02 (1.513.07)

3-Caffeoylquinic acid 0.22 (0.110.35) 0.16 (0.11

0.22) 2.38 (1.833.19)

Artepillin C 1.44 (1.161.76) 2.01 (1.38

2.84) 51.9 (39.173.1)

Baccharin > 100 > 100 > 100

Coumaric acid > 100 > 100 59.4 (39.1102.7)

Drupanin 7.35 (5.2810.0) 5.24 (3.20

8.00) 26.4 (17.443.4)

Caffeic acid 0.28 (0.220.36) 0.13 (0.11

0.16) 1.82 (1.502.23)

Quinic acid > 100 > 100 > 100

(bersambung)

IC50 (95% confidence limit)

Compounds H2O2 O2- HO

Constituents of royal jelly (M) 10-Hydroxy decenoic acid > 100 > 100 > 100

Antioxidants (M) Trolox 0.29 (0.110.59)

0.36 (0.130.75) 1.30 (0.971.77)

NAC 1.84 (1.024.37) 2.40 (1.46

4.42) > 100

Ascorbic acid (Vitamin C) 1.53 (1.381.70) 0.70 (0.50

0.94) 2.07 (0.985.81)

IC50: 50% inhibitory concentration, WEP: water extract of propolis, EEP: ethanol extract of propolis, NAC: N-acetyl cysteine.

Manfaat Sebagai Antikanker

Caffeic Acid Phenethyl Ester (CAPE), salah satu bahan aktif dalam propolis,

terbukti menghentikan pertumbuhan sel kanker. Hasil penelitian uji sitotoksik serbuk

propolis dan madu propolis terhadap sel kanker rahim dan payudara di Laboratorium

Penelitian dan Pengujian Terpadu (LPPT) Universitas Gajah Mada (UGM),

menunjukkan propolis dapat menghambat sel kanker HeLa (sel kanker serviks), Siha

(sel kanker uterus), T47D dan MCF7 (sel kanker payudara). Riset ilmiah itu

membuktikan bahwa nilai LC50 15,625-62,5 g/ml. Artinya, propolis dosis 15,625-

62,5 g/ml dapat menghambat aktivitas 50% sel kanker dalam kultur. Dimana nilai

LC50 serbuk propolis lebih kecil dibandingk