11

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Karsinogenesis Kulit

Karsinogenesis adalah proses normal sel yang ditransformasikan ke dalam

sel-sel kanker, terjadi secara bertahap, yang disebabkan oleh mutasi genetik dari

sel normal, yang menyebabkan pembelahan sel tak terkendali akibat terganggunya

keseimbangan antara proliferasi sel dan kematian. Proses ini dapat diaktivasi oleh

berbagai karsinogen lingkungan (seperti uap bensin, asap rokok, emisi industri),

bahan-bahan inflamasi (seperti TNF dan H2O2)dan promotor tumor (ester phorbol

dan asam okadaik) (Aggarwal, 2006). Terdapat dua golongan besar tumor yaitu

tumor jinak dan tumor ganas atau yang dikenal sebagai kanker. Dua jenis tumor

ini memiliki perbedaan sifat yang nyata, yaitu bahwa tumor jinak hanya dapat

menyebabkan kematian secara langsung jika lokasi tumbuhnya membahayakan

misalnya tumor yang berlokasi di leher yang dapat menyumbat saluran napas,

sedangkan tumor ganas lebih berbahaya, bersifat fatal dan dapat menyebabkan

kematian (Kimoto, 1998).

Tumor jinak dapat tumbuh secara lokal menjadi besar, namun tidak

menginvasi jaringan berdekatan dan tidak menyebarkan benih (metastasis). Tumor

ini biasanya tidak tumbuh kembali setelah dioperasi (Teich, 1997). Tumor ganas

(kanker) tumbuhnya relatif lebih cepat, akibatnya akan tampak tumor membesar

dengan cepat di permukaan tubuh dan seringkali di puncaknya disertai dengan

luka yang tidak kunjung sembuh. Luka menahun ini disebabkan oleh suplai nutrisi

kepada sel-sel tumor tidak adekuat untuk mengimbangi pertambahan sel-sel tumor

12

yang sangat cepat dan berlipat ganda, akibatnya sebagian sel yang berada diujung

tidak mendapat nutrisi dan akhirnya mengalami nekrosis (Anan, 2000). Tumor

ganas berpotensi menginvasi dan merusak jaringan yang berdekatan dan pada

akhirnya terjadi metastasis.

Berdasarkan jaringan asal, tumor terbagi menjadi: 1) Tumor asal epithelial,

yang dalam hal ini menjadi obyek penelitian yang dianggap ganas bila menembus

basal lamina dan dianggap jinak bila tidak menembus basal lamina; 2) Tumor asal

mesenchymal; 3) Tumor sel darah; dan 4) Tumor sel germ. Tumor kulit terjadi

akibat mutasi DNA sel kulit, mengaktifkan onkogen atau gen tumor supresor

sehingga akhirnya menyebabkan tumor. Mutasi gen tumor suppressor dapat

menimbulkan kanker, akan tetapi dibutuhkan akumulasi mutasi agar dapat

menimbulkan tumor oleh karena mutasi dalam satu onkogen atau satu gen tumor

supressor biasanya tidak cukup menyebabkan terjadinya tumor. Sel mempunyai

mekanisme perbaikan DNA dan mekanisme lainnya yang memungkinkan sel

menghancurkan dirinya sendiri melalui apoptosis bila kerusakan DNA terlalu

berat (Yantiss, 2008).

Proses karsinogenesis dibagi menjadi dua tahap utama yaitu inisiasi dan

promosi.

2.1.1 Inisiasi Tumor

Pada proses inisiasi terjadi paparan terbatas antara sel dengan karsinogen

dalam waktu singkat. Tanpa paparan lebih lanjut, sel yang telah terinisiasi ini

tidak akan berkembang menjadi sel tumor, akan tetapi perubahan ini tetap tinggal

dalam sel turunannya (progeny) (Sularsito, 2001, Dulgosz, 2008). Proses inisiasi

13

muncul karena paparan senyawa kimia genotoksik maupun sinar ultraviolet yang

menyebabkan mutasi genetic protoonkogen Ha-ras atau inaktivasi gen supresor

tumor seperti p53. Paparan sinar ultraviolet atau senyawa genotoksik yang

berulang menyebabkan ekspansi klon sel yang telah mengalami proses inisiasi

sehingga muncul hiperplasia premaligna yang dapat berubah menjadi tumor kulit

ganas jika sel kehilangan fungsi gen lainnya (Joyce dan Fischer, 2010). Inisiasi

merupakan tahap pertama yang mencakup induksi perubahan struktur DNA yang

permanen (mutasi). Perubahan genetik proto-onkogen dan gen tumor supresor

mengakibatkan sel epidermis menjadi resisten terhadap sinyal diferensiasi

terminal (Bicker dan Athar, 2006). Inisiasi tumor oleh karsinogen kimia seperti

DMBA menghasilkan stadium ireversibel yang melibatkan mutasi somatik

terutama pada onkogen Ha-ras (Mun‘im, 2006).

Mutasi sel somatik timbul melalui formasi mutasi DNA yang telah

dianalisis baik in-vitro maupun in-vivo pada tikus dan didapatkan bahwa 99%

DNA yang diinduksi oleh DMBA didepurinasi oleh satu elektron oksidasi,

dimana 12 metil DMBA bereaksi terhadap N-7 dan adenin atau guanin dengan

perbandingan 1:4 (Nigam dan Shukla, 2007). Formasi DMBA-DNA berikatan

dengan kompleks DNA, membentuk carcinogen-DNA adduct yang

mempengaruhi pasangan basa normal, menyebabkan distorsi DNA untai ganda

dan mempengaruhi replikasi DNA (Sularsito, 2001, Dulgosz dan Yuspa, 2006).

Jadi inisiator dapat menyebabkan mutasi gen (Sularsito, 2001). Hasil akhir tumor

yaitu perkembangan menjadi bentuk papiloma atau menjadi karsinoma sel

skuamosa dan dapat juga terjadi tanpa adanya lesi prekursor. Senyawa 7,12-

14

dimethylbenz(a)anthracene (DMBA) merupakan PAH yang sangat karsinogenik,

berperan pada inisiasi tumor pada jaringan mammae, ovarium dan kulit tikus

(Flint, 2007).

2.1.2 Promosi Tumor

Promosi adalah proses yang menyebabkan sel terinisiasi berkembang

menjadi sel paraneoplasma oleh stimulus zat lain (promotor). Pada percobaan

binatang dibuktikan terdapat karsinogen kimia yang bekerja sendiri sebagai

inisiator dan promotor, disebut karsinogen komplit (Kartawiguna, 2001).

Tahap kedua karsinogenesis adalah promosi tumor, yaitu proses dimana

sel yang sudah terinisiasi mengalami ekspansi secara klonal, yang disebabkan

induksi oleh agen promotor tumor (Bicker dan Athar, 2006). Promosi tumor

adalah proses non-mutagenik, bersifat pleimorfik yang menyebabkan

pertumbuhan aselektif menjadi sel yang terinisiasi dan bersifat reversibel pada

stadium awal (Dulgosz dan Yuspa, 2008). Senyawa gentoksik disertai dengan

paparan berulang zat promoter tumor, seperti tumor pada kulit dapat diinduksi

secara efektif pada tikus dengan aplikasi berulang zat karsinogen (Roomi, 2008).

Mekanisme promosi tumor meliputi aktivasi reseptor permukaan sel, aktivasi atau

inhibisi enzim sitosolik dan faktor transkripsi nuklear, stimulasi proliferasi, serta

inhibisi sel apoptosis dan sitotoksik secara langsung (Dulgosz dan Yuspa, 2008).

Berbeda dengan tahap inisiasi, tahap promosi bersifat reversibel dan memerlukan

aplikasi berulang untuk dapat menimbulkan tumor kulit (Roomi, 2008).

Sel terinisiasi dapat tetap tenang bila tidak dihidupkan oleh zat yang

disebut promotor. Promotor sendiri tidak dapat menginduksi perubahan kearah

15

neoplasma sebelum bekerja pada sel yang terinisiasi, hal ini dibuktikan pada

percobaan binatang. Bila promotor ditambahkan pada sel terinisiasi dalam kultur

jaringan, sel ini akan berproliferasi. Jadi promotor adalah zat proliferatif.

Untuk menimbulkan kanker, dibutuhkan ribuan proses mutasi DNA yang

letaknya pada gen tidak boleh sama. Apabila terjadi mutasi DNA dalam jumlah

besar maka sifat sel akan berubah secara perlahan. Sel yang awalnya bersifat

sosial dan terarah, berubah menjadi ganas dan asosial. Sel yang mengandung gen

yang sudah mengalami mutasi tersebut mulai membelah diri (proliferasi) dan

membentuk kelompok tertentu (klonal) pada lokasi tertentu di dalam tubuh. Sel

tersebut akan membesar dan merusak jaringan sehat. Tahap dimana sel kanker

membentuk klonal inilah yang dinamakan tahap promosi kanker (Salvadori,

2006).

Sifat kanker yang paling sering digunakan dalam memformulasikan upaya

kuratif dan preventif kanker adalah apoptosis dan proliferasi. Pada kasus kanker,

jumlah sel yang mengalami apoptosis sangat rendah sementara proliferasi sel

sangat tinggi. Fenomena ini yang oleh peneliti dicoba untuk diubah dengan

harapan dapat mengembalikan sel pada kondisi normalnya (Ridd, 2006).

Tahap promosi akan diikuti progresi, kemudian satu atau lebih sel

memisahkan diri dari tempat utamanya dan berpindah ke tempat lain (metastasis).

Untuk memenuhi kebutuhan sel di tempat yang baru tersebut dibentuklah

pembuluh darah baru (neoangiogenesis) yang sebenarnya tidak diperlukan oleh

jaringan sehat. Akhirnya, terbentuklah kanker sebagai jaringan baru dalam tubuh

(Ponten,1997).

16

Sel preneoplasma dapat tumbuh terus pada kultur jaringan sedangkan sel

normal akan berhenti tumbuh. Sel preneoplasma lebih tahan terhadap lingkungan

yang tidak mendukung dan kemampuan kloningnya lebih besar. Kebanyakan sel-

sel preneoplasma beregresi menjadi sel berdiferensiasi normal, tetapi sebagian

kecil mengalami perkembangan progresif menjadi sel-sel neoplasma yang

ireversibel. Pada akhir fase promosi terdapat gambaran histologis dan biokimiawi

yang abnormal. (Kartawiguna, 2001)

2.1.3 Tahap Progresi

Pada awal fase ini, sel preneoplasma dalam stadium metaplasia

berkembang progresif menjadi stadium dysplasia sebelum menjadi neoplasma.

Terjadi ekspansi populasi sel-sel ini secara spontan dan ireversibel. Sel-sel

menjadi kurang responsif terhadap sistem imunitas tubuh dan regulasi sel. Pada

tingkat metaplasia dan permulaan displasia (ringan sampai sedang) masih bisa

terjadi regresi atau remisi yang spontan ke tingkat lebih awal yang frekuensinya

makin menurun dengan bertambahnya progresivitas lesi tersebut. Pada akhir fase

ini gambaran histologis dan klinis menunjukkan keganasan. (Kartawiguna, 2001)

Progresi merupakan fase paling terakhir dari transformasi neoplastik,

dimana terjadi perubahan genetik dan fenotip dan terjadinya proliferasi sel. Hal ini

mengakibatkan pertumbuhan yang cepat pada ukuran tumor, dimana sel mungkin

mengalami mutasi lebih jauh dengan potensi invasif dan metastasis. (Siddiqui et

al. 2015)

Progresi merupakan proses yang memerlukan berbagai mutasi tambahan

sampai munculnya sel kanker dengan kemampuan bermetastasis. Beberapa zat

17

yang terlibat dalam proses inisiasi juga dapat memicu progresi sel menjadi sel

dengan fenotipe sel kanker. Zat tersebut meliputi benzo(α)pyrene, β-

napthylamine, 2-acetylaminofluorene, aflatoxin B1, dimethylnitrosamine, 2-

amino-3-methylimidazo(4,5-f)quinoline (IQ), benzidine, vinyl chloride dan 4-

(methylnitrosamino)-1-(3-pyridyl)-1-butaone (NNK) (Tannock dan Hill,1987).

Semua senyawa tersebut diubah menjadi metabolit bermuatan positif yang dapat

berikatan dengan molekul bermuatan negatif, seperti protein dan asam inti. Ikatan

ini menyebabkan pembentukan aduk DNA yang jika tidak tereparasi dengan

benar, maka aduk DNA yang terbentuk dapat menyebabkan mutasi pada gen

(Minamoto et al, 1999). Mutasi inilah yang menyebabkan sel tumor untuk tumbuh

lebih cepat, menginvasi sel sekitarnya dan akhirnya bermetastasis ke berbagai

jaringan. Karena itu, kerusakan DNA mekanisme reparasi DNA dan adanya

mutasi merupakan serangkaian proses yang harus dilewati sampai sel berkembang

menjadi sel kanker (tumor ganas).

Progresi tumor terdiri dari ekspresi dari fenotip malignan dan menjurus

kearah sel malignan untuk mendapatkan karakteristik agresif tiap waktu.

Metastasis mungkin melibatkan kemampuan dari sel tumor untuk mensekresi

protease yang memungkinkan invasi diluar lokasi tumor primer. Karakteristik

menonjol dari fenotip malignan adalah kecenderungan pada ketidakstabilan

genom dan pertumbuhan yang tidak terkontrol (Lengauer, 1998).

Dalam proses ini, perubahan genetis dan epigenetis yang lebih jauh dapat

terjadi, termasuk aktivasi dari protoonkogen dan kehilangan fungsi dari tumor

suppressor gen. Protoonkogen sering diaktifkan oleh dua mekanisme mayor: pada

18

kasus keluarga gen ras, titik mutasi ditemukan di region yang sangat spesifik dari

gen (kodon ke 12, 13, 59dan 61)dan keluarga gen myc, raf, HER2dan jun dapat

terjadi ekspresi berlebihan, terkadang melibatkan peningkatan dari segmen

kromosomal yang mengandung gen tersebut. Beberapa gen diekspresikan

berlebihan bila mereka bertranslokasi dan didekatkan pada promotor kuat

(hubungan bcl-2 dan immunoglobulin heavy chain gen promotor region pada

keganasan B-cell). Kehilangan fungsi dari gen tumor supresor biasanya terjadi

pada model bimodal dan paling sering melibatkan titik mutasidi satu allel dan

kehilangan allel kedua oleh karena delesi, rekombinasi, atau kromosomal

nondisjunction. Fenomena ini memberi kelebihan pada pertumbuhan sel begitu

juga pada kapasitas invasi regional dan pada akhirnya, metastasis jauh. Meskipun

proses terjadinya mutasi sudah jelas, itu semua tetap merupakan suatu akumulasi

dari mutasi dan bukan urutan atau tahapan semata, yang tampaknya menjadi

faktor penentu (Weston, Harris, 2003).

Senyawa lingkungan yang dapat menimbulkan kerusakan dan mutasi DNA

adalah radiasi pengionan, sinar ultraviolet dan berbagai senyawa kimia lainnya

(Bertram, 2000). Senyawa tersebut dapat menyebabkan kerusakan DNA seperti

SSB/DSB, perubahan basa, ikatan silang, insersi basa yang salah dan

penambahan/delesi sekuen DNA. Sel mempunyai berbagai mekanisme reparasi

DNA yang dapat mengembalikan DNA yang rusak menjadi normal (Friedberg, et

al 1995).

19

2.2 Apoptosis

Apoptosis dapat terjadi karena berbagai stimulus yang memicu kematian

sel seperti virus, stres sel dan kerusakan DNA. Stimulus dapat berasal dari luar

atau dari dalam sel. Faktor dari luar sel terdiri atas faktor larut, seperti TNF, FasL

dan TRAIL atau ekspresi antigen tertentu pada permukaan sel, seperti virus,

bakteri intrasel dan antigen kanker. Apoptosis jalur intrinsik muncul setelah sel

mengalami stres akibat radiasi atau terpapar senyawa kimia atau infeksi agen

penyakit. Apoptosis juga dapat terjadi karena sel kehilangan faktor pertumbuhan

yang menginaktifkan reseptop pertumbuhan dank arena stres oksidatif oleh

senyawa radikal bebas. Jalur intrinsik umumnya melibatkan mitokondria melalui

aktivasi protein keluarga Bcl-2 proapoptosis.

2.2.1 Jalur Ekstrinsik

Apoptosis melalui jalur ekstrinsik dapat dipicu oleh beberapa keadaan

yang menyebabkan aktivasi reseptor kematian, seperti Fas atau TNFR. Aktivasi

reseptor biasanya terjadi melalui ikatan ligan ekstrasel dengan reseptornya. Pada

keadaan normal, sel mempertahankan daya hidupnya dengan mengaktifkan faktor

yang memicu sel untuk hidup dan tumbuh, seperti hormone dan faktor

pertumbuhan. Hormone dan faktor pertumbuhan mempertahankan kehidupan sel

dengan cara berikatan dengan reseptornya. Apoptosis dapat terjadi apabila faktor

pertumbuhan tidak lagi berikatan dengan reseptornya pada permukaan sel. Selain

itu, apoptosis jalur ekstrinsik dapat dipicu oleh berbagai faktor seperti radiasi

20

ultraviolet dan pelepasan berbagai ligan untuk mengaktifkan reseptor kematian

sel.

2.2.2 Jalur Intrinsik

Secara molekuler, apoptosis jalur intrinsic dimulai dari pelepasan protein

ATM/ATR dan CHK2 yang menyebabkan akumulasi p53 karena tidak lagi

berikatan dengan protein MDM-2. Protein ATM/ATR teraktivasi sebagai akibat

adanya kerusakan DNA, yang disebabkan oleh berbagai faktor. Pada keadaan

normal, p53 selalu berikatan dengan protein MDM-2 dan ikatannya MDM-2-p53

menghambat proses apoptosis dari p53 karena MDM-2 sebagai ubiquitinase

memicu ubiquitinasi p53. Dengan demikian kadar p53 selalu dipertahankan

rendah agar aktivitas sel tidak terhambat. Peningkatan kadar p53 dalam sel

menghambat aktivitas protein Bcl-2 antiapoptosis dan mengaktivasi protein Bcl-2

proapoptosis BH3-only (Bim, Noxa, PUMA). Protein BH3-only inilah yang

mengaktifkan protein Bax/Bak untuk membentuk oligomer pada permukaan

mitokondria sebagai kanal bagi pelapasan sitokrom C ke sitosol yang juga

memicu apoptosis. Protein p53 juga bertindak sebagai faktor transkripsi protein

BH3-only dan reseptor TRAIL-R2 dan Fas yang memicu apoptosis (Grasso et al.,

2012).

Sitokrom C yang dilepaskan melalui membrane mitokondria merupakan

pembentukan apoptosom yang berperan dalam aktivasi kaspase-9. Kaspase-9 yang

teraktivasi kemudian membentuk holoenzim yang berfungsi untuk mengaktifkan

21

kaspase eksekusioner, yaitu kaspase 3/7 untuk mengeksekusi kematian sel (Jiang

dan Wang, 2004).

Selain dengan memicu transkripsi gen target proapoptosis, p53 juga dapat

secara langsung berinteraksi dengan protein (Bcl-2, Bcl-XL) yang mengikat dan

menginaktifkan protein Bax/Bak. Protein Bak secara tetap menempati membran

bagian luar mitokondria, sedangkan Bax ditemukan dalam sitosol sel normal

maupun sel yang terpapar sinar ultraviolet dan berpindah ke membrane

mitokondria selama apoptosis. Stres reticulum endoplasma juga memicu apoptosis

dengan cara langsung mengaktifkan protein Bax/Baka tau melalui protein p53.

Kerusakan retikulum endoplasma dapat memicu pelepasan Ca2+ juga memicu

apoptosis.

2.2.3 Jalur Perforin / Granzyme

Jalur apoptosis perforin/granzyme-A atau B melibatkan sel T sitotoksik

(sel T CD8) dan sel NK (Martinvalet et al., 2005). Jalur ini bekerja sama dengan

apoptosis jalur ekstriksin dan intrinsik untuk memicu apoptosis yang efektif

(Igney dan Krammer, 2002). Jalur ini merupakan jalur terbaru yang ditemukan

dalam sistem imun untuk menghancurkan sel terinfeksi virus selain melalui jalur

ekstrinsik seperti Fas-Fas ligan. Perforin digunakan oleh sel T sitotoksik dan sel

NK untuk membentuk Pori pada membran sel target. Perforin berinteraksi dengan

granula sekretori intrasel dari sel T dan sel sel NK untuk melepaskan enzim yang

berasal dari granula yang disebut granzyme (granule associated enzyme) A dan B.

Granzyme B (GrB) merupakan protease serin yang ditemukan pada sel NK dan

22

sel T sitotoksik dan bekerja pada sel target sel kanker atau sel terinfeksi agen

penyakit intrasel secara Bersama-sama dengan perforin. Ketika mengenali sel

target, NK atau sel T CD8 mengeluarkan perforin untuk membentuk pori pada

permukaan sel target. Pori ini diperlukan bagi terbentuknya klep intersel antara sel

sitotoksik dan sel target yang memungkinkan translokasi granzyme B dari sel T

sitotoksik atau sel NK ke sitoplasma sel target. Ketika mencapai sitoplasma sel

target, GrB terbelah dan mengaktifkan atau menginaktifkan berbagai protein

substrat yang akhirnya memicu apoptosis. Granzyme B umumnya bekerja secara

tidak langsung dengan mengaktifkan procaspase 3 menjadi kaspase 3 dengan cara

yang serupa yang dilakukan oleh kaspase 8 atau kaspase 9. Selain itu, GrB juga

dapat memecah ICAD sehingga mengaktifkan CAD yang berperan dalam

fragmentasi DNA. Granzyme B juga mengaktifkan jalur apoptosis intrinsic

dengan memicu pelepasan sitokrom C dan memecah Bid menjadi tBid (Elmore et

al., 2007; Trapani, 2012). Penelitian terbaru menunjukkan bahwa granzyme B

juga dapat bekerja secara langsung dalam menghancurkan kromatin dengan

mengaktifkan DNAase.

Granzyme A biasanya muncul sebagai respons atas adanya stres oksidatif

pada sel. Enzim ini bekerja dengan mengaktifkan DNAase NM23-H1 yang

menghancurkan materi inti sel. Selain stres oksidatif, aktivasi granzyme A juga

dapat dipicu oleh infeksi virus atau bakteri intrasel (Fan et al., 2003).

Peran perforin dalam apoptosis melalui jalur ini adalah untuk melisiskan

membrane sel dan membentuk pori yang memungkinkan masuknya granzyme B

ke dalam sitosol untuk mengaktifkan berbagai substrat, seperti kaspase. Granzyme

23

B juga dapat masuk sel melalui proses endositosis tanpa melibatkan perforin.

Namun, masuknya granzyme melalui proses ini tidak berbahaya karena diredam

oleh vesikula. Jika vesikula pecah oleh adanya perforin, maka granzyme B yang

keluar dari vesikula dapat memicu apoptosis. Cara kerja yang lainnya adalah

dengan mengenali Mannose 6-Phosphate Receptor (MPR) yang merupakan

reseptor permukaan sel untuk granzyme B. Dalam proses ini, granzyme B

membentuk kompleks dengan perforin dan molekul lainnya, seperti serglycin

(SG) (Trapani dan Smyth, 2002).

2.3 7,12-dimethylbenz (a) anthracene (DMBA)

Senyawa DMBA adalah zat kimia yang termasuk dalam golongan

polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH), memiliki sifat teratogenik mutagenik,

sitotoksik, imunosupresif dan karsinogenik. Berdasarkan Division of

Occupational Health and Safety National Institutes of Health, DMBA yang

memiliki 4 cincin benzena termasuk dalam tujuh PAH yang dapat menimbulkan

kanker pada manusia (Lukitaningsih dan Noegrohati, 2000; Vanitha, 2015).

Secara alami DMBA ditemukan di alam sebagai akibat proses pembakaran

yang tidak sempurna, seperti dalam asap tembakau, asap pembakaran kayu, asap

pembakaran gas, bensin, minyak, batu bara, atau daging dan oleh karena itu dapat

ditemukan di dalam air, tanah maupun udara (Vanitha, 2015;Arora,2004). DMBA

menekan kekebalan tubuh dan organ spesifik, merupakan karsinogen yang kuat

dan bertindak sebagai inisiator tumor dengan membuat mutasi yang diperlukan.

Induksi promosi tumor oleh zat ini dapat terjadi dengan aplikasiTPA pada dua

24

tahap karsinogenesis, sehingga memungkinkan pertumbuhan tumor yang cepat

(Muqbil, 2006).

Gambar 2.1 7,12-dimethylbenz(a)anthracene (DMBA) (sumber: Vanitha, 2015)

2.4 12-O-tetradecanoylphorbol-13-acetate (TPA)

Senyawa TPA adalah aktivator kuat protein kinase C (PKC), suatu enzim yang

berperan penting pada jalur transduksi sinyal, termasuk jalur yang diaktifkan oleh

faktor pertumbuhan (Kumar, 2007). TPA merupakan agen promosi tumor yang

memfasilitasi progresi keganasan yang umumnya bersifat genotoksik. Efek

genotoksik TPA bersifat reversibel sehingga dibutuhkan pajanan berulang.

Promosi tumor dapat diinduksi dengan aplikasi TPA dalam model dua tahap

karsinogenesis yang memungkinkan percepatan pertumbuhan tumor. Promotor

mengubah lingkungan jaringan sedemikian rupa sehingga memungkinkan sel

yang telah terinisiasi tumbuh dengan cepat. Aplikasi promotor tumor kulit secara

topikal dapat menyebabkan iritasi, inflamasi dan hiperplasia (Sularsito, 2001).

Klonal sel yang terinisiasi, akibat dipaksa berpolimerasi, mengalami mutasi

tambahan sehingga akhirnya berkembang menjadi sel yang ganas (Kumar, 2007).

Namun, hasil penelitian aplikasi topical caffeic acid phenethyl ester (CAPE), yang

merupakan salah satu kandungan propolis dari sarang lebah pada mencit CD-1

25

yang sebelumnya diinisiasi dengan DMBA menghambat promosi tumor oleh TPA

dan pembentukan 5-hydroxymethyl-2’-deoxyuridine (HMdU) dalam DNA

epidermis (Huang, 1996).

2.5 Gambaran Kelainan Histologi Kanker Kulit

Transformasi menjadi ganas yaitu perubahan epidermis menjadi

trikofolikuloma, trikofolikulokarsinoma, karsinoma sel skuamosa dan karsinoma

sel basal, otot menjadi rhabdomiosarkoma, kelenjar sebasea menjadi

adenokarsinoma sebasea, sel adiposa menjadi liposarkoma dan nodus limfe

subkutan menjadi prolimfotik limfosarkoma. Gambaran histopatologi kanker pada

kulit berupa perubahan displastik pada epidermis, agregasi nukleus dan variasi

bentuk dan ukuran nucleus, serta hiperplasia paraneoplastik folikel rambut tanpa

disertai diferensiasi trikohialin (El-Sherry, 2007). Lesi kulit termasuk proliferasi

papilar baik papiloma dan keratoakantoma yang berhubungan dengan berbagai

variasi hiperplasia epidermis dan penebalan dermis serta fibrosis dan infiltrasi sel

inflamasi ringan sampai sedang (Roomi, 2008).

Broders mengklasifikasikan gambaran histopatologi karsinoma sel

skuamosa menjadi 5, yaitu: stadium I (75% sel berdiferensiasi baik), stadium II

(≥50% sel berdiferensiasi baik), stadium III (25-50% sel berdiferensiasi baik) dan

stadium IV (<25% sel yang berdiferensiasi baik), (McKee dkk, 2005; Grossman

dan Leffel, 2008).

26

2.6 Stres Oksidatif

Stres oksidatif didefinisikan sebagai suatu keadaan dimana terjadi

ketidakseimbangan antara prooksidan dan antioksidan di dalam tubuh (Powers

dan Jackson, 2008). Lebih lanjut, Yoshikawa dan Naito, (2002), mendefinisikan

stres oksidatif sebagai suatu keadaan dimana proses oksidasi melampaui sistem

pertahanan antioksidan di dalam tubuh sehingga terjadi ketidakseimbangan pada

sistem tersebut. Finaud, (2006), memperkuat pernyataan tersebut dengan

menjelaskan bahwa stres oksidatif dapat terjadi karena adanya ketidakseimbangan

antara produksi radikal bebas dengan sistem pertahanan antioksidan di dalam

tubuh.

Istilah stres oksidatif juga didefinisikan sebagai suatu keadaan dimana

terjadi peningkatan level Reactive Oxygen Species (ROS) (Paravicini dan Touyz,

2008). Peningkatan Reactive Oxygen Species (ROS) tersebut dapat terjadi sebagai

akibat dari metabolisme oksigen, reperfusi oksigen saat kondisi hipoksia, oksidasi

hemoglobin dan mioglobin dan lain-lain (Finaud, 2006). Dalam jumlah normal,

Reactive Oxygen Species (ROS) berperan pada berbagai proses fisiologis seperti

sistem pertahanan, biosintesis hormon, fertilisasi dan sinyal seluler (Paravicini

dan Touyz, 2008). Reactive Oxygen Species (ROS) juga berperan penting pada

sistem kekebalan tubuh dengan melawan antigen selama proses fagositosis

(Finaud, 2006). Akan tetapi, peningkatan produksi Reactive Oxygen Species

(ROS) yang dikenal dengan kondisi stres oksidatif memiliki implikasi pada

berbagai macam penyakit seperti hipertensi, aterosklerosis, diabetes, gagal

jantung, stroke dan penyakit kronis lainnya (Paravicini dan Touyz, 2008).

27

Stres oksidatif di dalam tubuh memiliki target kerusakan pada seluruh tipe

biomolekul seperti protein, lipiddan DNA (Wahyuni, 2008), serta berperan pada

proses penuaan dan pemicu terjadinya beberapa penyakit seperti kanker dan

penyakit Parkinson (Finaud, 2006). Stres oksidatif pada sistem biologis sering

ditandai dengan beberapa parameter meliputi: (1) peningkatan formasi radikal

bebas dan oksidan lainnya, (2) penurunan antioksidan, (3) ketidakseimbangan

reaksi redoks pada sel dan (4) kerusakan oksidatif pada komponen-komponen sel

seperti lemak, protein dan DNA (Powers dan Jackson, 2008).

Terdapat beberapa macam senyawa yang dapat dijadikan sebagai indikasi

terjadinya stres oksidatif. Powers dan Jackson (2008) menyebutkan macam-

macam senyawa yang dapat dijadikan sebagai indikator terjadinya stres oksidatif

yaitu: (1) golongan oksidan meliputi Superoxide anions, Hydroxyl radical,

Hydrogen peroxide dan Peroxynitrite, (2) golongan antioksidan meliputi

Glutathione, Ascorbate, Alpha-tocopherol dan Total antioxidant capacity, (3)

golongan penyeimbang antioksidan/prooksidan meliputi GSH/GSSH ratio,

Cysteine redox state dan Thiol/disulfide state, serta (4) golongan produk oksidasi

meliputi Protein carbonyls, Isoprostanes, Nitrotyrosine, 8-OH-dG dan

Malondialdehyde (MDA).

Radikal bebas adalah suatu struktur kimia reaktif yang terdiri atas elektron

tunggal yang tidak berpasangan pada lingkaran luarnya. Elektron yang tidak

berpasangan ini dapat menghasilkan radikal bebas reaktif dalam jumlah besar

melalui reaksi dengan molekul-molekul disekitarnya, seperti protein, lemak,

karbohidrat dan asam nukleat. Sebagaimana diketahui, ROS mempunyai dua

28

peran dalam sistem biologis, yakni efek yang merugikan dan yang bermanfaat

dalam kehidupan. Efek yang merugikan dari ROS ini dihambat oleh enzim-enzim

antioksidan dan ditunjang oleh aksi antioksidan non enzimatik. Meskipun

demikian, kerusakan oksidatif dapat berakumulasi selama siklus hidup sel dan

kerusakan DNA yang ditimbulkan oleh radikal bebas memiliki peranan utama

dalam perkembangan penyakit yang berhubungan dengan pertambahan usia,

antara lain kanker, arteriosklerosis, arthritis, kelainan neurodegeneratif dan

berbagai kondisi lainnya (Cooke, 2003). ROS dapat dihasilkan oleh sel-sel kulit

normal sebagai hasil metabolisme seperti anion superoksida (O_2) dan H2O2 pada

konsentrasi kecil. Baik O _2 maupun H2O2 akan dikonversi menjadi gugus hidroksil

radikal tinggi oleh ion besi (Fe2+). Reactive Nitrogen Species (RNS) terbentuk

sebagai hasil reaksi berantai, diawali oleh konversi arginin menjadi citrulin yang

dimediasi oleh nitrite oxyde synthetase (NOS) yang menghasilkan NO,

yangkemudian bereaksi dengan O_2 untuk menghasilkan peroksinitrit (ONOO-).

Melalui mekanisme yang sama, ROS dan RNS dapat dihasilkan dari aplikasi

lingkungan termasuk kimia (xenobiotik) dengan radiasi UVA dan UVB dari

matahari. Sebagian besar xenobiotik akan dikonversi menjadi kuinon toksik oleh

enzim sitokrom P450 (CYP). UVA maupun UVB memproduksi radikal bebas

yang sama dan atau oksigen tunggal (1O2) dapat secara langsung melalui interaksi

dengan komponen seluler lainnya atau secara tidak langsung dengan adanya agen

kimia yang dikenal sebagai photosensitizer. Bahan fotoaktif ini mengalami proses

kimia pada saat energi terendahnya menyerap radiasi yang ada disekitarnya

(termasuk UVA dan UVB) dalam spektrum absorpsinya. Energi foton yang

29

terserap menghasilkan molekul statis yang kemudian mengalami eksitasi, yang

sangat tidak stabil pada kondisi tertentu. Molekul yang tereksitasi ini akan

menyalurkan energi untuk melekatkan partikel kimia intraseluler (O2) yang

kemudian dikonversi menjadi ROS (Bickers dan Athars, 2006).

Radikal bebas oksigen reaktif (ROS) memiliki dua sifat alamiah, dimana

pada satu sisi diperlukan untuk fungsi sel yang normal, namun di sisi lain jika

jumlahnya berlebihan dapat menjadi mediator kerusakan sel. Efek bermanfaat

ROS melibatkan peran fisiologis dalam respon seluler dan fungsi kekebalan tubuh

terhadap agen infeksi dan fungsi dari sejumlah sistem sinyal selular. Sebaliknya,

pada konsentrasi tinggi, ROS dapat menjadi mediator dasar terjadinya kerusakan

struktur sel, termasuk lipid dan membran, protein dan asam nukleat dimana

kerusakan ini dikenal sebagai "stres oksidatif”. Mahluk hidup memiliki sistem

antioksidan baik secara enzimatik maupun non enzimatik yang digunakan untuk

mengatasi stres oksidatif dengan tujuan untuk memelihara keseimbangan redoks.

(Grigorov B, 2012).

2.7 Malondialdehyde (MDA)

Malondialdehyde (MDA) merupakan metabolit hasil peroksidasi lipid oleh

radikal bebas (Asni, 2009). MDA dapat terbentuk apabila radikal bebas hidroksil

seperti Reactive Oxygen Species (ROS) bereaksi dengan komponen asam lemak

dari membran sel sehingga terjadi reaksi berantai yang dikenal dengan peroksidasi

lemak. Peroksidasi lemak tersebut akan menyebabkan terputusnya rantai asam

lemak menjadi berbagai senyawa toksik dan menyebabkan kerusakan pada

membran sel (Yunus, 2001).

30

MDA merupakan salah satu indikator yang paling sering digunakan sebagai

indikasi peroksidasi lemak (Nielsen dkk, 1997). MDA merupakan senyawa yang

dapat menggambarkan aktivitas radikal bebas di dalam sel sehingga dijadikan

sebagai salah satu petunjuk terjadinya stres oksidatif akibat radikal bebas (Asni

dkk, 2009). Rahardjani, (2010), memperkuat pernyataan tersebut dengan

menyatakan bahwa mediator Malondialdehyde (MDA) merupakan suatu produk

akhir peroksidasi lemak yang digunakan sebagai biomarker biologis peroksidasi

lemak serta dapat menggambarkan derajat stres oksidatif.

Malondialdehyde (MDA) adalah produk genotoksik endogen berasal dari

peroksidasi lipid yang diinduksi secara enzimatik oleh oksigen radikal, yang

terjadi dalam DNA yang diisolasi dari manusia yang sehat. Frekuensi mutasi

MDA mengalami peningkatan 15 kali lipat lebih tinggi pada gen reporter supF

dibandingkan dengan DNA yang tidak diberi perlakuan yang sama. Pada sel-sel

manusia, MDA yang mutagenic dievaluasi dengan cara MDA direaksikan dengan

vektor DNA yang diganti pSP189 dan selanjutnya ditransfer kedalam fibroblast

manusia agar terjadi replikasi. Analisis berurutan menunjukkan bahwa sebagian

besar mutasi akibat MDA terjadi pada pasangan basa GC, dimana bentuk yang

paling sering terjadi adalah insersi yang luas dan delesi dan sejumlah kecil

substitusi pasangan basa. Pada induksi MDA pada delesi yang luas tampak lesi

premutagenik berupa DNA yang bersilangan. MDA juga membentuk hubungan

silang pada plasmid dupleks dan oligonukleotida. Substrat yang terjadi berisi

sekuensing dari 5_d(CG) yang sebelumnya telah bersilangan, konsisten dengan

observasi pada substitusi pasangan basa pada sisi 5_d(CG) pada spektrum mutasi

31

yang diinduksi oleh MDA. Eksperimen ini menunjukkan kejadian biologis dan

biokimia dari adanya untaian DNA yang bersilangan yang dapat dihasilkan dari

stres oksidatif endogen dan cenderung memiliki efek biologis yang poten. Mutasi

yang diakibatkan oleh MDA berakhir saat penambahan vektor yang diganti telah

mengalami replikasi pada sel yang mengalami defek dalam perbaikan eksisi

nukleotida (Niedernhofer dkk, 2003).

Gambar 2.2 Struktur dari hasil reaksi MDA dengan DNA (Niedernhofer, dkk. 2003)

2.8 Gen Bax

Bax adalah anggota dari keluarga gen Bcl-2. Anggota keluarga Bcl-2

membentuk hetero- atau homodimers dan bertindak regulator sebagai anti atau

proapoptosis yang terlibat dalam berbagai kegiatan selular. Protein ini membentuk

heterodimer dengan Bcl-2 dan berfungsi sebagai aktivator apoptosis. Protein ini

dilaporkan untuk berinteraksi dengan dan meningkatkan pembukaan Voltage-

dependent anion channels (VDAC), yang menyebabkan hilangnya potensi

32

membran dan pelepasan sitokrom c. Ekspresi gen ini diatur oleh P53 penekan

tumor dan telah terbukti terlibat dalam apoptosis P53-dimediasi (Refseq, 2008).

Gen Bax yang pertama diidentifikasi anggota proapoptosis dari keluarga

protein Bcl-2 (Oltvai ZN, 1993). Anggota Bcl-2 keluarga berbagi satu atau lebih

dari empat domain karakteristik homologi. Bcl-2 homolog (BH) domain (nama

BH1, BH2, BH3 dan BH4)dan dapat membentuk hetero atau homodimers (Oltvai,

1993; Thomas, 1995). Domain ini terdiri dari sembilan α-heliks, dengan α-heliks

inti hidrofobik dikelilingi oleh heliks amphipathic dan transmembran C-terminal

a-helix berlabuh ke mitochondrial outer membrane (MOM). Sebuah alur

hidrofobik terbentuk sepanjang C-terminal dari α2 ke N-terminal α5dan beberapa

residu dari α8, mengikat domain BH3 dari Bax lain atau Bcl-2 protein dalam

bentuk aktifnya. Dalam bentuk tidak aktif protein ini, alur mengikat domain

transmembrannya, transisi dari membran-terikat dengan protein sitosol. Sebuah

alur hidrofobik kecil yang dibentuk oleh α1 dan α6 heliks terletak di sisi

berlawanan dari protein dari alur utama dan dapat berfungsi sebagai situs aktivasi

Bax (Westphal, 2014).

Bax merupakan anggota proapoptosis famili Bcl-2, disisi lain, up

regulation ekspresi Bax dan downregulation Bcl-2 dapat ditunjukkan selama

proses apoptosis (Choudhuri, 2002). Secara teori, proses apoptosis tidak hanya

melibatkan transkripsional Bax pada apoptosis, tetapi juga dalam perubahan dari

Bcl-xL (anggota proapoptosis family Bcl-2)/rasio Bax, sehingga menunjukkan

bahwa hubungan silang antara protein pro dan antiapoptosis merupakan salah satu

faktor penting yang menentukan nasib suatu sel. Protein Bax, suatu homolog dari

33

Bcl-2, menyebabkan apoptosis. Ekspresi berlebih Bcl-2 diketahui menghambat

aktivitas proapoptosis dari Bax (Tock B, 2003). Dalam sel mamalia yang sehat,

mayoritas Bax ditemukan dalam sitosol, tapi setelah inisiasi sinyal apoptosis, Bax

mengalami pergeseran konformasi. Setelah induksi apoptosis, Bax menjadi

organel membran-terkait dan khususnya,membran mitokondria terkait (Wolter,

1997).

Bax diyakini berinteraksi dan menginduksi pembukaan saluran anion

tegangan tergantung mitokondria, VDAC (Shi, 2003). Atau, bukti yang

berkembang juga menunjukkan bahwa diaktifkan Bax dan atau Bak membentuk

pori oligomer, Mitochondrial apoptosis-induced channel (MAC) di MOM

(Buytaert, 2006). Hal ini menyebabkan pelepasan sitokrom c dan faktor

proapoptosis lainnya dari mitokondria, sering disebut Permeabilisasi membran

luar sebagai mitokondria, menyebabkan aktivasi caspases. Ini mendefinisikan

peran langsung untuk Bax di Permeabilisasi membran luar mitokondria. Aktivasi

Bax dirangsang oleh berbagai faktor abiotik, termasuk panas, hidrogen peroksida,

rendah atau tinggi pH dan renovasi membran mitokondria. Selain itu, dapat

menjadi aktif dengan mengikat Bcl-2, serta non-Bcl-2 protein seperti p53 dan Bif-

1. Sebaliknya, Bax dapat menjadi tidak aktif dengan berinteraksi dengan VDAC2,

Pin1dan IBRDC2 (Dewson, 2014). Protein Bax mengendalikan kematian sel

melalui keterlibatan Bax dalam gangguan mitokondria dan selanjutnya pelepasan

sitokrom C dan juga dianggap sebagai salah satu target p53 primer.

34

Salah satu gen yang meregulasi p53 adalah gen Bax. Ekspresi Bax

diregulasi oleh protein penekan tumor p53dan Bax telah terbukti terlibat dalam

apoptosis p53-dimediasi (Goh, 2011). Protein p53 merupakan faktor transkripsi

yang ketika diaktifkan sebagai bagian dari respon sel terhadap stres, mengatur

banyak gen target, termasuk Bax. P53 mempromosikan apoptosis Bax secara in-

vivo sebagai faktor transkripsi utama. Namun, p53 juga memiliki peran

transkripsi-independen dalam apoptosis. Secara khusus, p53 berinteraksi dengan

Bax, mempromosikan aktivasi serta penyisipan ke dalam membran mitokondria

(Korsmeye, 1998).

Ekspresi Bax diregulasi oleh protein penekan tumor p53dan Bax telah

terbukti terlibat dalam apoptosis yang dimediasi p53. Protein p53 merupakan

faktor transkripsi yang ketika diaktifkan sebagai bagian dari respon sel terhadap

stres, mengatur banyak gen target hilir, termasuk Bax. P53 telah ditunjukkan

untuk upregulate transkripsi dari plasmid reporter chimeric memanfaatkan urutan

konsensus promotor Bax sekitar 50 kali lipat lebih p53 mutan. Jadi ada

kemungkinan bahwa p53 mempromosikan apoptosis Bax secara in-vivo sebagai

faktor transkripsi utama. Namun, p53 juga memiliki peran transkripsi-independen

dalam apoptosis. Secara khusus, p53 berinteraksi dengan Bax, mempromosikan

aktivasi serta penyisipan ke dalam membran mitokondria (Korsmeye, 1998).

Obat yang mengaktifkan Bax, seperti ABT737, sebuah mimesis BH3,

menjanjikan sebagai pengobatan antikanker dengan menginduksi apoptosis pada

sel kanker. Misalnya, mengikat HA-BAD ke Bcl-xL dan gangguan seiring Bax.

Interaksi Bcl-xL ditemukan sebagian membalikkan resistensi paclitaxel dalam sel

35

kanker ovarium manusia. Sementara itu, apoptosis berlebihan dalam kondisi

seperti cedera iskemia reperfusi dan amyotrophic lateral sclerosis (ALS) dapat

mengambil manfaat dari obat inhibitor Bax (Dewson, 2014).

Penelitian yang dilakukan oleh Saleem (2009), menggunakan Lupeol yang

dapat ditemukan pada sayur sayuran seperti sawi putih, timun, tomat dan buah

seperti strawberi, anggur merah, menunjukan bahwa lupeol yang dioleskan secara

topikal dapat menghambat pertumbuhan tumor pada kelompok mencit yang

diberikan paparan TPA dengan cara meningkatkan ratio Bcl-2 dan Bax protein

level secara in-vitro dan in-vivo (Saleem, 2009).

2.9 Gen Bcl-2

Protein keluarga Bcl-2 dapat dibedakan menjadi tiga kelompok, masing-

masing memainkan peran yang berbeda dalam proses apoptosis. Kelompok

pertama terdiri atas protein dengan empat domain Bcl-2 homology (BH), yaitu

BH (1, 2, 3 dan 4) yang umumnya bersifat antiapoptosis. Kelompok kedua

mengandung tiga domain BH (1, 2, 3) (Bax/Bak) dan kelompok ketiga

mengandung hanya domain BH3 (BH3-only) (Bid, Bad, Bim, Bik) yang bersifat

proapoptosis.

Kelompok Bcl-2 antiapoptosis, seperti Bcl-2 dan Bcl-XL, umumnya bekerja

dengan mengikat protein proapoptosis Bax/Bak sehingga meniadakan aktivitasnya

untuk membentuk pori pada permukaan mitokondria. Sementara itu, protein

proapoptosis, Bid, Bad, Bim dan Bik, bekerja dengan cara mengikat protein

antiapoptosis Bcl-2 dan Bcl-XL dan melepaskan protein proapoptosis Bax/Bak

36

dari kompleks Bcl-2-Bax/Bak atau Bcl-XL-Bax/Bak (Basanez dan Hardwick,

2008).

Bcl-2 merupakan oncogene yang paling banyak dipelajari sebagai

regulator apoptosis kematian sel yang berada di membran mitokondria bagian

luar. Protein Bcl-2 merupakan protein yang mensupresi kematian sel, sehingga

melindungi sel terhadap apoptosis yang terinduksi oleh sinyal kematian yang

berbeda.

Ekspresi Bcl-2 pada tumor atau jaringan proliferatif dapat memprediksi

sifat prognosis dan hasil terapi. Pada kulit manusia yang matur, ekspresi Bcl-2

terbatas pada sel yang terdapat pada lapisan basal epidermis, seperti juga

melanosit, papilla dermis, folikel rambut, sel epitel dari kelenjar keringat ekrin

dan kelenjar sebasea, namun tidak pada lapisan suprabasal epidermis (Sander dan

Carr, 2007).

Peran protein Bcl-2 adalah untuk menghambat atau menunda kematian sel

yang terprogram selama proses proliferasi sel. Distribusi Bcl-2 pada kulit yang

terpapar matahari hanya terbatas pada lapisan sel basal. Investigasi ekspresi Bcl-2

tidak berkorelasi dengan diferensiasi sel, sehingga imunoreaktivitas Bcl-2 tidak

ditemukan disuprabasal dan lapisan atas epidermis.

Proses apoptosis terdiri atas dua kelompok protein yang berlawanan, yaitu

antagonis kematian sel (Bcl-2, Bcl-xL, Mc l-1)dan agonis kematian sel (Bax, Bak,

Bcl-XS). Apoptosis terjadi melalui proses dimerisasi kompetitif antara kedua

kelompok protein tersebut, dengan proporsi relatif yang mengendalikan

sensitifitas atau resistensi sel terhadap rangsangan apoptosis Bcl-2 merupakan

37

salah satu elemen penting pada pengaturan proses apoptosis. Ekspresi yang

berlebihan dari Bcl-2 dan Bax serta prognosisnya telah dilaporkan pada beberapa

kanker epithelial (Ponten dkk, 1997).

2.10 Ekstrak Kulit Garcinia mangostana

Pemanfaatan kulit Garcinia mangostana sebenarnya sudah dilakukan sejak

dahulu. Kulit Garcinia mangostana secara tradisional digunakan pada berbagai

pengobatan di Negara India, Myanmar, Sri langka dan Thailand (Mahabusarakam

dkk, 1987). Secara luas, masyarakat Thailand memanfaatkan kulit Garcinia

mangostana untuk pengobatan penyakit sariawan, disentri, cystitis, diare, gonorea

dan eksim (ICUC, 2003). Pemanfaatan kulit Garcinia mangostana secara luas di

Negara tersebut memicu minat para ilmuwan untuk menyelidiki dan

mengembangkan lebih lanjut aspek ilmiah keberkhasiatan kulit Garcinia

mangostana tersebut di era modern. Banyak penelitian telah membuktikan khasiat

kulit Garcinia mangostana dan diantaranya bahkan menemukan senyawa-

senyawa yang bertanggungjawab terhadap efek-efek tersebut.

Salah satu metabolit utama pada kulit Garcinia mangostana adalah

xanthone banyak digunakan untuk tujuan pengobatan. Unsur tersebut memiliki

struktur kimia yang unik terdiri dari sistem aromatik trisiklik (C6-C3-C6).

Isoprene, methoxyl dan kelompok hydroxy terletak pada berbagai area pada ring A

dan ring B, menimbulkan perbedaan senyawa xanthone. Hingga saat ini lebih dari

50 senyawa xanthone telah diidentifikasi. Sebagian besar terdapat pada kulit

Garcinia mangostana. Senyawa yang paling berperan pada berbagai pengobatan

38

adalah α- and γ-mangostin (gambar 1). Senyawa xanthone lainnya adalah β-

mangostin, gartanin, 8-deoxygartanin, garcinones A, B, C, D and E,

mangostinone, 9-hydroxycalabaxanthone dan isomangostin. Kandungan α-

mangostin sebanyak 2.8 mg dalam 1 g ekstrak buah manggis.

Gambar 2.3 Struktur kimia Xanthone (sumber: Gutierrez-Orozco, 2013)

Daya tarik untuk meneliti efek mangosteen fruit dan xanthones meningkat

pesat beberapa tahun terakhir. Sejauh ini senyawa xanthone yang paling banyak

diteliti adalah α-mangostin (α-MG) sebagai antioksidan antiproliferasi,

proapoptosis, antiinflamasi antikarsinogenik, and antimikrobial.

Beberapa penelitian menunjukan bahwa kulit buah manggis (Garcinia

mangostana L.) mengandung senyawa yang memiliki aktivitas farmakologi dan

antioksidan. Senyawa tersebut diantaranya flavonoid, tanin dan xanthone (Ho dkk,

2002; Jung dkk, 2006; Moongkarndi dkk., 2004; Weecharangsan dkk,2006).

Sangat banyak manfaat dari kulit Garcinia mangostana, namun demikian

belum ada penelitian yang mengungkapkan tentang aktivitas antioksidan ekstrak

metanol dari kulit Garcinia mangostana.

39

2.10.1 Antiinflamasi

Penelitian mengenai aktivitas antiinflamasi dari kulit Garcinia

mangostana sampai saat ini baru dilakukan pada tahapan in-vitro dan untuk tahap

in-vivo baru pada penelitian dengan metode tikus terinduksi karsinogen. Dari hasil

penelitian diduga bahwa senyawa yang mempunyai aktivitas antiinflamasi adalah

gamma-mangostin. Gamma-mangostin merupakan xanthone. Nakatani dkk, 2004,

melakukan penelitian aktivitas antiinflamasi in-vitro dari gamma mangostin

terhadap sintesa PGE dan siklooksigenase (COX) dalam sel glioma tikus C6.

2.10.2 Antioksidan

Moongkarndi, dkk, (2004) melaporkan bahwa ekstrak kulit Garcinia

mangostana berpotensi sebagai antioksidan. Selanjutnya, Weecharangsan, dkk,

(2006), menindak-lanjuti hasil penelitian tersebut dengan melakukan penelitian

aktivitas antioksidan beberapa ekstrak kulit Garcinia mangostana yaitu ekstrak

air, etanol 50%dan 95%, serta etil asetat. Metode yang digunakan adalah

penangkapan radikal bebas 2,2-difenil-1-pikrilhidrazil. Dari hasil penelitian

menunjukkan bahwa semua ekstrak mempunyai potensi sebagai penangkal radikal

bebas dan ekstrak air dan etanol mempunyai potensi lebih besar. Berkaitan dengan

aktivitas antioksidan tersebut, kedua ekstrak tersebut juga mampu menunjukkan

aktivitas neuroprotektif pada sel NG108-15. Seiring dengan hasil tersebut, Jung

dkk, (2006), melakukan penelitian aktivitas antioksidan dari semua senyawa

kandungan kulit Garcinia mangostana, minus mangostingon. Dari hasil skrining

aktivitas antioksidan dari senyawa senyawa tersebut, yang menunjukkan aktivitas

40

poten adalah: 8-hidroksikudraxanthone, gartanin, alpha-mangostin, gamma-

mangostin dan smeathxanthone A.

2.10.3 Anti kanker

Penelitian in-vivo untuk melihat efek antitumor dan in-vitro untuk efek

anti proliferatif dan anti apoptosis mangosteen xanthon tampak pada tabel 2.4.

Efek mangosteen xanthones pada Ka. Mamma telah diperiksa pada dua penelitian

menggunakan sel kanker BJMC3879 xenografted dengan melakukan injeksi

subkutaneus α-MG kedalam mencit BALB/c dan diet Panaxanthone (75%–85% α-

MG and 5%–15% γ-MG) secara bermakna menekan volume tumor dan ekspansi

metastastik pada model kanker ini. Secara in-vitro, α-MG menginduksi apoptosis,

siklus sel terhenti, aktivasi caspases-3 dan 9, pelepasan sitokrom c dan loss of

mitochondrial potential pada sel BJMC3879. Dua laporan terakhir efek anti tumor

α-MG pada model mencit xenograft glioblastoma dan prostate (Gutierrez-Orozco,

2013).

Terapi intraperitoneal dengan α-MG menghambat pertumbuhan tumor

50% model xenograft glioblastoma GBM8401 dan efek ini berhubungan dengan

peningkatan phosphorylation AMPK (AMP-activated protein kinase) dan induksi

autophagy. Intake Oral α-MG pada mencit athymic bearing 22Rv1 prostate

tumors 5 kali seminggu setelah implantasi sel kanker menurunkan secara

segnifikan volume tumor. Secara in-vitro α-MG menginduksi apoptosis dan

penghentian siklus sel pada sel kanker prostat 22Rv1 melalui aktivasi caspase-3

dan menghambat cyclin/cyclin-dependent kinase 4 yang berkaitan dengan

41

progresi siklus sel. Penelitian efek anti kanker mangosteen xanthone pada kanker

kolon juga banyak diteliti (Gutierrez-Orozco, 2013).

Diet α-MG secara bermakna menghambat induksi dan pertumbuhan

Aberrant Crypt Foci (ACF) pada model mencit karsinogenesis kolon yang

diinduksi secara kimiawi. Dysplasia yang lebih rendah, lesi lebih sedikit,

pengurangan proliferasi sel juga terjadi pada mencit yang diterapi dengan α-MG.

Pertumbuhan COLO 205 xenografts ditekan secara sempurna bila mencit diinjeksi

intratumor 3 mg ekstrak mangosteen mengandung α-MG dan γ-MG. Caspase

memediasi terjadinya apoptosis pada sel tumor. Dosis yang lebih rendah juga

menurunkan volume tumor. Induksi apoptosis sel COLO 205 juga telah diteliti

secara in-vitro. Diet ekstrak kulit Garcinia mangostana (α-MG dan γ-MG)

menghambat pertumbuhan colorectal HCT116 xenografts pada mencit. In-vitro,

α-MG menurunkan viabilitas sel HCT116 dan menginduksi aktivasi caspase dan

berkurangnya permeabilitas mitochondria. Injeksi intraperitoneal ekstrak kulit

Garcinia mangostana mengandung 25% α-MG pada mencit BALB/c yang

mengalami colon cancer NL-17 xenografts menunjukkan pengurangan ukuran

tumor 50%–70%. Efek antiproliferatif ekstrak pada sel NL-17 juga telah

dikonfirmasi secara in-vitro (Gutierrez-Orozco, 2013)

Terapi Oral α-M juga menurunkan pertumbuhan kanker kolon Her2/CT26

xenografts pada mencit. Akhirnya diet α-MG menurunkan masa tumor kanker

kolon HT-29 xenografts. Pada penelitian ini, xanthones dan metabolitnya telah

dideteksi di serum, tumor, liver dan feses mencit. Analisis in-vitro menunjukkan

42

bahwa α-MG menghambat proliferasi HT-29 dan menurunkan ekspresi Bcl-2dan

β-catenin (Gutierrez-Orozco, 2013).

Gambar 2.4 Penelitian efek anti kanker Garcinia mangostana.

(sumber: Gutierrez-Orozco, 2013)

2.10.4 Efektifitas Antihistamin

Alergi disebabkan oleh respon imunitas terhadap suatu antigen ataupun

alergen yang berinteraksi dengan limfosit B yang dapat memproduksi

imunoglobulin E (IgE). Imunoglobulin E yang diproduksi kemudian menempel

pada reseptor FceRI pada permukaan membran sel mast. Setelah adanya interaksi

kembali antara antigen-antibodi, akan merangsang sel mast untuk melepaskan

histamin (Kresno, 2001; Subowo, 1993). Alfa mangostin juga mampu

menghambat ikatan [3H]-mepiramin terhadap sel otot polos pada tikus. Senyawa

43

terakhir tersebut merupakan antagonis spesifik bagi reseptor histamin H. Dari

analisis kinetik ikatan [3H]-mepiramin mengindikasikan bahwa alfa mangostin

menghambat secara kompetitif. Dari penelitian ini disimpulkan bahwa alfa

mangostin tersebut dikategorikan sebagai pengeblok reseptor histaminergik

khususnya H sedangkan gamma mangostin sebagai pengeblok reseptor

serotonergik khususnya 5-hidroksitriptamin 2A atau 5HT2A1. Lebih lanjut,

(Nakatani et al. 2002), melakukan penelitian ke arah mekanisme ekstrak Garcinia

mangostana tersebut. Pada penelitian tersebut ekstrak Garcinia mangostana yaitu:

etanol 100%, 70 %, 40%dan air, diuji terhadap sintesis prostaglandin E dan

pelepasan histamin.

Gambar 2.5 Penelitian properti kimia dan aktivitas biologi

Garcinia mangostana. (sumber: Gutierrez-Orozco, 2013)