Download - [2] Bab II Margin 5(1)
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Tawas
2.1.1. Definisi
Tawas merupakan senyawa berbentuk kristal putih berbentuk
transparan seperti gelatin dan mempunyai sifat yang dapat menarik partikel-
partikel lain sehingga berat, ukuran dan bentuknya menjadi semakin besar,
mudah larut dalam air, serta mudah mengendap. Tawas terbentuk dari proses
pelapukan batuan yang mengandung mineral sulfida di daerah vulkanis yang
mengandung pirit (Fe) dan markasit (FeS2). Di alam bebas tawas dapat
ditemukan dalam dua bentuk yaitu bentuk padat dan cair. Tawas adalah nama
lain dari aluminium sulfat yang memiliki rumus kimia Al2(SO4)3.11
Gambar 2.1. Aluminium Sulfate Al2(SO4)3
5
Kristal tawas ini cukup mudah larut dalam air, dan kelarutannya
berbeda-beda tergantung pada jenis logam dan suhu. Juga merupakan salah satu
senyawa kimia yang dibuat dari molekul air dan dua jenis garam, salah satunya
biasanya Al2(SO4)3. Alum kalium, juga sering dikenal dengan alum,
mempunyai rumus formula yaitu K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O.12
2.1.2. Manfaat Tawas
Manfaat tawas secara signifikan paling sering ditemui pada pusat
penjernihan air. Digunakan untuk menghasilkan produk air yang terlihat jernih
terutama pada daerah dimana air tanah yang dihasilkan masih kotor. Prinsip
penjernihan air adalah dengan menggunakan stabilitas partikel-partikel bahan
pencemar dalam bentuk koloid.12
Tawas juga banyak diperuntukkan pada industri makanan yang
memerlukan warna dan tekstur putih yang bersih seperti kerupuk. Perendaman
makanan sebagaimana proses dari ammonium sulfat (Al2(SO4)3) adalah sebagai
berikut:
Al2 (SO4)3 + 6(H2O) 2 Al (OH) 3 + 3 H2SO4
Peranan tawas diatas berfungsi mengumpulkan koloid dan menjernihkan
air, pada pH 5,0 sampai dengan 7,5 kelarutan Al (OH)3 yang berada pada
kelarutan sangat rendah sehingga membentuk gel dan dapat mengendapkan
berbagai macam koloid.13
Ikan tongkol yang direndam dalam larutan tawas sebelum diasap,
teksturnya menjadi lebih kompak, kesat dan keras. Ikan yang direndam terlebih
dahulu pada larutan tawas 10% selama satu jam sebelum diasap, warnanya
6
lebih putih, konsentrasi senyawa nitrogen volatilnya menurun sehingga
mengurangi bau amis, rasa pahit dan tidak berkurang kadar proteinnya. Adanya
interaksi dengan tawas, maka nilai total volatile nitrogen yang berkaitan dengan
bau amis ikan akan menurun.85 Prinsip penggunaan tawas pada proses
perendaman ikan sebelum diasap, adalah mirip dengan penggunaan garam
dapur, yang fungsinya selain menghambat pertumbuhan mikroba, juga untuk
membuat ikan menjadi putih dan kenyal.13
Daging ikan yang direndam terlebih dahulu dengan tawas dengan
konsentrasi mulai 4% sampai dengan 12% dan waktu perendaman yang
berfariasi mulai dari 30 menit sampai dengan 150 menit sebelum diasap,
konsentrasi aluminium per 10 gram daging ikan pada yang sudah dan sebelum
diasap tidak berbeda yaitu sekitar 0,266 sampai dengan 0,413 ppm. Proses
pengasap yang memakan waktu hampir 4 jam, ternyata tidak mengurangi
konsentrasi alumunium di dalam daging ikan. Konsentrasi alumunium dalam
daging ikan tidak bertambah walaupun konsentrasi tawas dan waktu kontaknya
dinaikan. Dalam hal ini terjadi kejenuhan dalam pengikatan ion alumunium
oleh daging ikan.13
2.1.3. Absorbsi Tawas
Tawas mengandung alumunium yang merupakan logam toksik, dan
masuk ke dalam tubuh manusia kebanyakan bersama makanan.1 Alumunium
diserap dalam air dalam bentuk larutan, proses perpindahan cairan secara aktif
dan membutuhkan ATP. Alumunium masuk ke dalam sel dalam bentuk ikatan
komplek seperti ikatan molekul thiol seperti asam amino dan dalam bentuk
7
khusus.1 Alumunium dalam jaringan akan berikatan dengan protein pengikat
logam yaitu metalotionin pada gugus sulfidril dari protein tersebut.15 Metalotionin
adalah protein yang terkonservasi, yang ditemukan tidak hanya pada berbagai
tingkat jaringan/organ (misalnya hati, ginjal, insang, testis, usus, otot, plasma,
eritrosit, sel-sel epitelial dan urine) tetapi ditemukan juga pada sitoplasma dan
nukleus.16
2.1.4 Distribusi
Logam berat yang memasuki tubuh akan terdistribusi sesuai dengan
afinitasnya. Logam berat menyerang secara spesifik organ hati dan ginjal yang
berperan sebagai organ detoksifikasi.13 Efek logam berat terhadap hati sangat
variatif karena hati merupakan organ terbesar di dalam tubuh yang menerima
semua hasil absorbs usus lewat pembuluh vena porta. Vena porta tersebut berisi
banyak nutrien dan bahan asing yang berasal dari usus. Selain menerima darah
dari usus, hati juga menerima darah balik dari ginjal. Darah yang memasuki hati
70% berasal dari vena porta, sedangkan yang 30% datang dari aorta sebagai
arteri terbesar di dalam tubuh. Akibat dari faal hati inilah maka hepatotoksik
akan lebih toksik bagi hati jika masuk per-oral dibandingkan dengan masuk
lewat inhalasi atau derma.18
2.1.5 Metabolisme
Didalam hepar akan berlangsung proses detoksifikasi. Melalui proses ini
terbentuklah ion O2- (Superoksida) yang bersifat reaktif, melalui beberapa cara
diantaranya pada reaksi yang dikatalisis oleh NADPH oksidase yang terdapat
dalam mitokondria dan reaksi yang melibatkan ion Fe2+ pada proses fosforilasi,
8
oksigenasi hemoglobin, hidroksilasi oleh enzim monooksigenase (sitokrom
P450 dan sitokrom b4) serta ion Fe bebas. Radikal superoksida (O2-) akan
berikatan dengan H+ (Hidrogen) membentuk H2O2 (Hidrogen perioksida).
Senyawa ini akan berbahaya apabila bertemu secara langsung dengan O2-
(Superoksida) atau berikatan dengan Al (Aluminium), dan akan membentuk
senyawa yang sangat reaktif yaitu OH-.2 Setelah melalui proses di dalam tubuh
sisanya akan diekskresikan.19
Hasil metabolisme berupa OH- (Radikal hidroksil). Ion OH- (Radikal
hidroksil) kemudian akan ikut aliran darah menuju jantung untuk
didistribusikan ke paru selanjutnya menuju sel pada paru (goblet, sel clara, sel
alveoli dan sel makrofag), Radikal hidroksil (OH-) ini akan bereaksi dengan
PUFA(Poliunsaturated fatty acid) membentuk perioksidasi lipid terjadilah
proses yang dinamakan inisiasi, propagasi, hingga terminasi yang menghasilkan
tiga produk yaitu;
Malondialdehyde,
4-hydroxy-2-alkena, dan
2-alkana.
Produk ini salah satunya adalah MDA (Malondyaldehida). MDA
(Malondyaldehida) akan merubah struktur membran sel yang menyebabkan
hilangnya regulasi intraseluler Ca2+ oleh Ca2+ ATPase (Grotto, 2009). Hilangnya
regulasi ini dapat menyebabkan kerusakan pada membran sel lipid sehingga sel
pada paru (goblet, sel clara, sel alveoli dan sel makrofag) mengalami kematian
dan mengakibatkan gangguan pada struktur dan fungsi sel tersebut diantaranya
9
gangguan proses pertukaran gas, menurunnya produksi surfaktan,
meningkatnya tegangan permukaan alveoli, menurunnya produksi protein
matrik intraseluler, dan kegagalan merilis sitokin dan faktor pertumbuhan.
Fungsi penting lainnya adalah kegagalan dalam proses perbaikan sel. Kondisi
tersebut akan menurunkan fungsi paru.20
Apabila kadar SOD (Superoksida dismutase) cukup maka H2O2
(Hidrogen perioksida) akan segera diubah menjadi senyawa yang tidak
berbahaya yaitu H2O. Didalam tubuh ada beberapa jenis enzim selain SOD
yang berperan membantu kinerja dari SOD seperti Cat (Catalase), GPX
(Glutation perioksidase) dan GSH (Glutation) , kesemua enzim ini saling
ketergantungan satu dengan yang lainnya.5
2.1.6 Ekskresi
Setelah terurai dalam tubuh maka ion-ion tersebut ikut terserap dalam
usus halus kemudian menuju colon dan keluar melalui sekresi feses, sedangkan
ginjal merupakan organ ekskresi utama bagi cairan yang tidak digunakan lagi
oleh tubuh, dan disalurkan lewat pembuluh darah, seperti urea, kreatinin, asam
urat dan lain-lain. Ginjal sangat peka terhadap logam berat, karena pada ginjal
logam tersebut membentuk kompleks dengan ligan organik. Sebagai organ
ekskresi, ginjal mudah terpapar zat-zat kimia asing seperti logam berat, yang
mungkin saja merusak jaringannya.2
2.1.7. Mapping Absorbsi, Distribusi, Metabolisme, dan Ekskresi
10
11
Al++ + H2O2 Al+++ + OH- + OH
R1H + OH R1 + H2O
NADPH + O2 + NADP+ + H+ + O2•-
Fe2+ + O2 Fe3+ + O2•-
(1, 14, 16, 17)
12
2.2. Pulmo (Organ Paru)
2.2.1. Struktur Anatomi Paru
Fungsi pernafasan yang utama adalah untuk mengambil oksigen (O2)
dari atmosfer ke dalam sel-sel tubuh dan untuk mentranspor karbon dioksida
(CO2) yang dihasilkan sel-sel tubuh kembali ke atmosfer. Oleh karena itu, baik
anatomi maupun fisiologi paru disesuaikan dengan fungsi ini. Secara anatomi,
fungsi pernafasan ini dimulai dari hidung sampai ke parenkim paru. Udara
didistribusikan ke dalam paru melalui trakea, bronkus, bronkiolus. Trakea
disebut generasi pertama saluran napas, dan dua bronkus kiri dan kanan adalah
generasi kedua, tiap-tiap bagian itu disebut generasi tambahan. Terdapat 20-25
generasi sebelum udara akhirnya menapai alveoli.22
Gambar 2.2. Organ Paru23
Pada mediastinum, trakea bercabang menjadi bronkus utama kiri dan
kanan yang tidak simetris. Bronkus kanan lebih pendek, lebar dan vertikal. Hal
ini membuat partikel-partikel yang masuk lebih mudah tersangkut disini.24
Bronkus primer (ekstrapulmonal) kanan bercabang lagi sebelum memasuki
13
jaringan paru menjadi bronkus (sekunder) lobus atas dan lobus bawah. Bronkus
lobus tengah kanan berasal dari bronkus lobus bawah yang terdapat dalam paru.
Di dalam paru biasanya bronkus utama kiri bercabang menjadi bronkus lobus
atas dan bawah. Jadi, tiga lobus kanan dan dua lobus kiri diisi oleh bronkus
sekunder dan setiap bronkus lobaris bercabang lebih lanjut menjadi bronkius
tersier, yang turut menyusun segmen bronkopulmonar. Jumlah segmen pada
paru kanan adalah 10 segmen dan 8 segmen pada paru yang kiri, segmen paru
ini sangat penting artinya dalam operasi.25
Di dalam tiap segmen bronkopulmonar terjadi percabangan lebih lanjut
secara dikotom, dalam hal ini udara mengalir lebih lambat pada cabang-cabang
yang lebih kecil. Setelah sembilan atau dua belas generasi percabangan, ukuran
saluran makin kecil dengan penampang kira-kira 1 mm. saluran ini dikenal
dengan bronkiolus yang turut menyusun suaru lobulus paru yang merupakan
unit dasar paru. Sebuah lobulus mempunyai bentuk piramid, seringkali tidak
teratur, dengan dasar 1-2 cm, tingginya sama dan puncaknya mengarah ke hilus.
Bronkiolus memasuki suatu lobulus pada bagian puncaknya.26
2.2.2. Fisiologi Pernapasan Manusia
Tujuan dari pernafasan adalah untuk menyediakan oksigen bagi jaringan
dan membuang karbon dioksid.22 Sistem pernapasan dibagi menjadi dua bagian
utama, yaitu bagian konduksi yang meliuti : rongga hidung, nasofaring, laring,
trakea, bronki, bronkiolus, sampai dengan terminal bronkiolus, dan bagian
respirasi (dimana terjadi pertukaran gas) meliputi : bronkiolus respiratorius,
duktus alveolaris, dan alveoli.27
14
Bagian konduksi mempunyai dua fungsi utama yaitu untuk
menyediakan dan memelihara saluran udara dari dan ke bagian respirasi paru,
dan untuk memelihara udara yang dihirup. Untuk memastikan agark tidak
terdapat gangguan pada suplai udara, terdapat kombinasi dari tulang rawan,
serat elastin dan kolagen, serta otot polis yang membuat struktur bagian
konduksi menjadi kaku. Tulang rawan ini terutama tulang rawan hialin.
Ditemukan pada tepi dari lamina propria (pada bronkiolus tidak dijumpai lagi
adanya tulang rawan). Tulang rawan ini berfungsi untuk menjaga agar lumen
tetap terbuka (mencegah kolaps) dan menyalurkan udara ke dalam paru. Baik
bagian konduksi maupun bagian respirasi, terdapat serat-serat elastin yang
berfungsi agar paru dapat segera kembali setelah mengembang.27
Fungsi bagian konduksi adalah untuk memelihara keadaan udara yang
dihirup agar tetap bersih, lembab dan hangat. Untuk mengadakan fungsi ini
mukosa dari bagian konduksi dilapisi oleh epitel bersilia yang mengandung sel
goblet (pada bronkiolus terminalis tidak didapatkan sel goblet), adanya kelenjar
seruos-mukus dan pembuluh darah yang terdapat di jaringan ikat.27
Seluruh saluran napas, dari hidung sampai bronkiolus terminalis,
dipertahankan agar tetap lembab oleh selapis mukus yang melapisi seluruh
permukaan. Mukus ini disekresikan sebagian oleh sel goblet dalam epitel
saluran napas, dan sebagian lagi oleh kelenjar submukosa yang kecil. Selain
untuk mempertahankan kelembaban permukaan, mukus juga menangkap
partikel-partikel kecil dari udara inspirasi dan menahannya agar tidak terus ke
alveoli.
15
Sistem ventilasi paru terdiri dari bronkiolus respiratorius, duktus,
alveolaris, kantong alveolus, dan alveoli. Fungsi dari bagian respirasi adalah
terus menerus memperbarui udara dalam area pertukaran gas paru, dimana
udara dan darah paru berdekatan. Udara dari bronkiolus terminalis akan
berdifusi menuju alveoli, dimana gas bergerak hanya sepersekian detik.22
2.2.3. Histologi Sistem Pernapasan
Epitel pada jalan napas di luar paru, yaitu trakea, bronkus dan
bronkiolus yang lebih besar, adalah epitel bertingkat semu bersilia dengan
banyak sel goblet. Diameter saluran napas dalam paru secara progresif
mengecil. Begitu pula tinggi epitel pelapis yang makin memendek, jumlah silia,
dan sel goblet makin berkurang. Pertukaran gas hanya terjadi di dalam alveolus,
yaitu kantong udara terminal sistem pernapasan. Disini, epitel pelapisnya
adalah epitel selapis gepeng tanpa sel goblet.28
Bagian superior rongga hidung mengandung epitel yang sangat khusus
untuk mendeteksi dan meneruskan bebauan. Epitel ini adalah epitel olfaktorius
yang terdiri atas tiga jenis sel: sel penyokong, sel blasal dan sel olfaktorius.
Bagian kondiksi sistem pernapasan ditunjang oleh tulang rawan hialin untuk
menjamin agar saluran napas yang lebih besar selalu terbuka. Trakea dilingkari
oleh cincin-cincin tulang rawan hialin berbentuk C. setelah bercabang menjadi
bronki, cincin hialin diganti oleh lempeng-lempeng tulang rawan hialin. Bagian
kondiksi saluran napas terkecil adalah bronkiolus terminalis. Bronkhiolus yang
lebih besar dilapisi epitel bertingkat semu bersilia, seperti pada trakea dan
bronki, dan masing mengandung sel goblet yang berangsur berkurang sampai
16
tidak lagi pada bronkiolus terminalis. Bronkioli yang lebih kecil dilapisi epitel
selapis kuboid.28
Bronkiolus terminalis menampakkan mukosa yang berombak dengan
epitel silindris bersilia tanpa sel goblet. Bronkiolus terminalis bercabang
menjadi bronkiolus respiratorius yang ditandai dengan mulai adanya kantong-
kantong udara (alveoli) berdinding tipis. Bronkiolus respiratorius adalah zona
peralihan antara bagian konduksi dan respirasi. Epitel pada bronkiolus ini
adalah selapis silindris renah atau kuboid dan dapat bersilia di bagian
proksimal. Respirasi hanya dapat berlangsung di dalam alveoli karena sawar
antara udara yang masuk ke dalam alveoli dan daerah vena dalam kapiler sangat
tipis. Struktur intrapulmonal lain tempat berlangsung respirasi adalah duktus
alveolaris, sakul alvleolaris, dan alveoli. 28 Alveoli terdiri dari dua tipe sel yaitu
sel alveolar tipe I dan tipe II. Sel alveolar tipe I bentuknya pipih dan melapisi
sekitar 90% permukaan alveolar saat difusi oksigen berlangsung. Sel alveolar
tipe I berperan dalam memelihara pertukaran gas. Sel alveolar tipe II memiliki
bentuk kuboid, meliputi 10% dari seluruh permukaan alveolar dan bersifat lebih
tahan terhadap cedera. Sel alveolar tipe II berfungsi sebagai penghasil sintesis
dan sekresi surfaktan yang merupakan zat lipoprotein yang berfungsi
mengurangi tegangan permukaan alveoli, metabolisme xenobiotik melalui
aktivitas enzim P450, pengatur transport ion tranepitelial, produksi protein
matrik ekstraseluler seperti fibronektin, kolagen tipe IV, dan proteogycan,
meriliskan sitokin dan faktor pertumbuhan, seperti IL-6, IL-8, monosit
kemotaktik protein-1, TNFa, TGFα, TGFβ, GM-CSF dan endhothelin-1. Fungsi
17
penting lain sel alveolar tipe II adalah berperan dalam proses perbaikan epitel
dengan cara berproliferasi menjadi sel alveolar tipe I setelah mengalami cedera.
Jadi unit fungsional paru adalah alveoli.4
Gambar 2.3. Struktur Alveolar29
2.2.4. Pengaruh Radikal Bebas Terhadap Paru
Paru merupakan salah satu organ yang sangat vital dimana fungsi
utamanya adalah sebagai tempat berpindahnya oksigen dari alveoli ke dalam
darah, serta keluarnya karbondioksida dari darah ke alveoli, apabila mengalami
paparan aluminium sulfat yang melebihi ambang batas akan menghasilkan
18
radikal bebas OH- melalui proses detoksifikasi. Radikal bebas ini akan
didistribusikan ke sel-sel alveolar paru yang dapat menyebabkan kerusakan
pada sel-sel alveolar paru melalui mekanisme radikal bebas sehingga terjadi
peningkatan enzim oksidan MDA dan penurunan enzim antioksidan SOD, yang
berakibat kematian sel sehingga menyebabkan gangguan pada struktur sel epitel
alveolar dan fungsinya akan mengalami gangguan.20 Radikal bebas diduga
berperan penting dalam patogenesis beberapa penyakit paru seperti emfisema,
bronkitis kronis, asma dan ARDS (Acute Respiratory Distress Syndrome).30,31
Gambar 2.4. Pengaruh radikal bebas terhadap jaringan paru32
2.2.5. Efek Tawas Pada kerusakan Selular
Efek biologik merupakan resultan akhir dari sejumlah proses yang
sangat kompleks, yakni interaksi antara fungsi homeostasis dengan zat-zat asing
bagi tubuh termasuk logam berat. Logam berat yang memasuki tubuh akan
terdistribusi sesuai dengan afinitasnya. Logam berat masuk ke dalam saluran
pencernaan dan mengalami proses absorbs yang melibatkan bagian – bagian
19
orgam pencernaan. Kemudian hasil absorbsi tersebut akan dimasukkan kedalam
pembuluh darah yaitu vena porta masuk ke dalam hati untuk proses
detoksifikasi.proses detoksifikasi yang melibatkan proses metabolisme,
penyimpanan, konjugasi yang selanjutnya disalurkan melalui pembuluh darah
ke ginjal sebagai organ sekresi.
Semua bahan kimia dapat menyebabkan jejas sel. Bahan tersebut dapat
menyebabkan kerusakan pada tingkat seluler dengan mengubah permeabilitas
membran, homeostasis osmotik, keutuhan enzim atau kofaktor dan dapat
berakhir dengan kematian seluruh organ. Zat kimia menginduksi cedera sel
secara langsung yaitu bergabung dengan komponen molekuler kritis atau
organel seluler. Pada kondisi ini kerusakan terbesar tertahan oleh sel yang
menggunakan, mengabsorpsi, mengekskresi, atau mengonsentrasikan senyawa.
Banyak zat kimia lain yang tidak aktif secara intrinsik biologis, tetapi pertama
kali harus dikonversi menjadi metabolit toksik reaktif yang kemudian bekerja
pada sel target.
Bahan kimia misalnya logam menerima atau mendonor elektron bebas
selama reaksi intrasel sehingga mengkatalisis pembentukan radikal bebas.Selain
pembentukan radikal bebas cedera sel dapat mengaktifkan kerja
siklooksigenase sehingga akan menyebabkan perubahan asam arakhidonat
menjadi prostaglandin dan pembentukan ROS (Radikal Oxygen Species).
Pembentukan ROS dapat meningkatkan modifikasi molekuler diberbagai
jaringan sehingga menyebabkan terjadinya stress oksidatif. Stres oksidatif juga
dapat mengakibatkan terjadinya kerusakan endotel. Kerusakan endotel antara
20
lain dipicu oleh produksi •O2 yang bereaksi cepat dengan NO dan
menghasilkan ONOO-. Reaksi tersebut menyebabkan menurunnya bioaktivitas
NO, yang berakibat pada kerusakan endotel.33,7
2.3. Radikal Bebas
2.3.1. Pengertian Radikal Bebas
Dalam dunia kedokteran, pengertian oksidan dan radikal bebas sering
dibaurkan karena aktifitas kedua senyawa ini sering memberikan hasil yang
sama walaupun prosesnya berbeda.34 Namun, dipandang dari sudut ilmu kimia,
pengertian oksidan adalah senyawa penerima elektron, yaitu senyawa yang
dapat menarik elektron, misalnya ion ferri (Fe3+):
Fe3+ + e- Fe2+
Sementara, radikal bebas adalah atom atau molekul (kumpulan atom)
yang memiliki elektron tidak berpasangan. Radikal bebas adalah molekul
dengan satu atau lebih elektron yang tidak berpasangan pada orbital luarnya dan
diproduksi selama metabolisme sel normal. Radikal derajat tinggi bisa merusak
sel melalui reaksi dengan komponen sel (misal protein dan lipid). Bentuk
kerusakan ini disebut oksidasi dan dapat menghasilkan trauma kematian pada
sel. Radikal bebas lebih berbahaya dibandingkan dengan senyawa oksidan non
radikal.30
2.3.2. Tipe Radikal Bebas dalam Tubuh
Radikal bebas terpenting dalam tubuh adalah radikal derivat dari
oksigen yang disebut kelompok oksigen reaktif (Reactive Oxygen Species/
21
ROS), termasuk didalamnya adalah triplet (3O2), tunggal (singlet/ 1O2), anion
superoksida (O2*‾), radikal hidroksil (OH‾), nitrit oksida (NO‾), peroksinitrit
(ONOO‾), asam hipoklorus (HOCl), hidrogen peroksida (H2O2), radikal alkoxyl
(LO‾), dan radikal peroksil (LO2‾). Radikal bebas yang mengandung karbon
(CCL3‾) yang berasal dari oksidasi radikal molekul organik. Radikal yang
mengandung hidrogen hasil dari penyerangan atom H (H‾). Bentuk lain adalah
radikal yang mengandung sulfur yang diproduksi pada oksidasi glutation
menghasilkan radikal thiyl (R‾S‾). Radikal yang mengandung nitrogen juga
ditemukan, misalnya radikal fenyldiazine.35
Tabel 2.1 Radikal Bebas Biologis (Kelompok Oksigen Reaktif)30,35
O2*‾ Radikal Superoksida (Superoxide radical)OH‾ Radikal hidroksil (Hydroxyl radical)ROO* Radikal peroksil (Peroxyl radical)H2O2 Hydrogen peroksida (Hydrogen peroxide)1O2 Oksigen tunggal (Singlet oxygen)NO‾ Nitrit oksida (Nitric oxide)ONOO‾ Nitrit peroksida (Peroxynitrite)HOCl Asam hipoklor (Hypochlorous acid)
2.3.3. Pengaruh Radikal Bebas ke Sel
Radikal bebas diproduksi dalam sel yang secara umum melalui reaksi
pemindahan elektron, menggunakan mediator enzimatik atau non-enzimatik.
Produksi radikal bebas dalam sel dapat terjadi secara rutin maupun sebagai
reaksi terhadap rangsangan. Secara rutin adalah superoksida yang dihasilkan
melalui aktifasi fagosit dan reaksi katalisa seperti ribonukleotida reduktase.
22
Sedang pembentukan melalui rangsangan adalah kebocoran superoksida,
hidrogen peroksida dan kelompok ROS lainnya pada saat bertemunya bakteri
dengan fagosit teraktivasi.
Radikal bebas bersifat sangat reaktif, dapat menimbulkan perubahan
kimiawi dan merusak berbagai komponen sel hidup seperti protein, gugus tiol
non-protein, lipid, karbohidrat, nukleotida. Terhadap protein, radikal bebas
dapat menyebabkan fragmentasi dan cross-linking, sehingga mempercepat
terjadinya proteolilis. Pengaruh radikal bebas pada gugus tiol enzim akan
menyebabkan antara lain perubahan dalam aktifitas tersebut. Terhadap lipid
menyebabkan reaksi peroksidasi yang akan mencetuskan proses otokatalitik
yang akan menjalar sampai jauh dari tempat asal reaksi semula. Terhadap
nukleotida radikal bebas akan menyebabkan terjadinya perubahan struktur
(DNA atau RNA) yang menyebabkan terjadinya mutasi atau sitotoksisitas.
Radikal bebas akan menyerang molekul stabil yang terdekat dan mengambil
electron, zat yang terambil elektronnya akan menjadi radikal bebas juga
sehingga akan memulai suatu reaksi berantai, yang akhirnya terjadi kerusakan
sel tersebut.36
2.3.4. Radikal Bebas ke Membran Sel
Tiga komponen penting dari membran sel adalah fosfolipid, glikolipid
(Poliunsaturated fatty acid (PUFA)), dan kolesterol. PUFA ini (asam linoleat,
arakidonat dan turunannya) sangat rawan terhadap serangan radikal terutama
radikal hidroksil. Radikal hidroksil dapat menimbulkan reaksi rantai yang
dikenal dengan nama “Peroksidasi Lipid (peroxidation lipid)”.34
23
Gambar 2.5. Sumber endogen dan eksogen radikal bebas37
Pada kondisi stres oksidatif, radikal bebas akan menyebabkan terjadinya
peroksidasi lipid membran sel dan merusak organisasi membran sel. Membran
sel ini sangat penting bagi fungsi reseptor dan fungsi enzim, sehingga
terjadinya peroksidasi lipid membran sel oleh radikal bebas dapat
mengakibatkan hilangnya fungsi seluler secara total.38
2.4. Reactive Oxygen Species
Reactive Oxygen Species adalah suatu jenis senyawa yang memiliki satu
elektron yang tidak berpasangan. Senyawa ini sangat tidak stabil dan reaktif
terhadap senyawa lainnya.39
Dimulai dari suatu proses fosorilasi dimana O2 menjadi O2- melewati
proses seperti diberikut:
2O2 + NADPH → 2O2•- + NADP+ + H+
Reaksi 2.1 Terbentuknya Radikal bebas melalui proses fosforilasi oksigen
24
O2•- selalu diikuti dengan reaksi yang menghasilkan senyawa H2O2 baik yang
disebabkan spontan O2•- dismutase atau adanya superoxide dismutase:
2O2•- + 2H+ → O2 + H2O2
Reaksi 2.2Terbentuknya hidrogen peroksida (H2O2) diperantarai superoxide dismutase
Ketika O2- dan H2O2 sudah terbentuk dan bertemu secara bersamaan, maka
kedua senyawa akan bereaksi:
H2O2 + O2•- → HO- + HO• + O2
Reaksi 2.3 Reaksi Heber-Weiss
H2O2 dan O2- hasil reaksi diatas reaktifnya lambat, dan belum mampu merusak
suatu senyawa, untuk menjadi reaktif H2O2 harus membentuk suatu senyawa
singlet oksigen (1O2), Asam Hipoklorit (HOCl), Hyroxyl Radical (HO-) melalui
reaksi:
H2O2 + HOCl → 1O2 + H2O + HCl
Reaksi 2.4 pembentukan singlet oksigen (1O2)
H2O2 + Cl- → HO- + HOCl
Reaksi 2.5 pembentukan Asam hipoklorit (HOCl)
H2O2 + Fe2+ → HO• + HO-+ Fe3+
Reaksi 2.6 Pembentukan Hyroxyl Radical (HO-)
Ketiga senyawa diataslah yang dapat mengakibatkan jejas pada sel, bahkan
berakhir pada kematian sel.40
25
Gambar 2.6. Mekanisme antioksidan endogen41
Pembentukan spesies oksigen reaktif terjadi selama proses fagositosis
oleh makrofag, neutrofil, dan eosinofil yang diaktifkan. Pengaktifan NADPH
oksidase yang diperkirakan terjadi di sisi sebelah luar membran plasma,
mencetuskan ledakan pernapasan disertai pembentukan superoksida. Selama
fagositosis, membran plasma membentuk invaginasi, sehingga superoksida
dibebaskan dalam ruang vakuol. Anion superoksida (baik secara spontan atau
enzimatis melalui superoksida dismutase) menghasilkan spesies reaktif lain,
termasuk H2O2 radikal hidroksil. Mieloperoksidase, suatu enzim yang
mengandung Fe-hem dan terdapat di dalam granula neutrofil, disekresikan
kedalam vakuol, tempat enzim tersebut membentuk HOCL dan halida lainnya.
Hasilnya adalah serangan terhadap membran dan senyawa lain dari sel bakteri,
dan akhirnya lisis bakteri. Proses keseluruhan disebut sebagai ledakan
pernapasan karena hanya berlangsung 30-60 menit, dan memerlukan O2.41
26
Reactive oxygen species
Oxidation
Protein
DNA
Lipid
Impairment in enzyme and other protein functions
DNA base pair mismatch
Lipid Peroxidation
Mutation
Tissue damage
2.4.1. Efek Reactive Oxygen Species Terhadap Sel
Reactive oxygen Species merusak suatu sel dengan mengoksidasi atau
mengambil “elektron-ikatan” senyawa yang berada didekatnya. Target yang
dapat dirusak oleh suatu reactive oxygen species adalah komponen–komponen
protein atau enzim dalam tubuh, DNA, dan membran fosfolipid sel.42
Pada protein atau enzim yang mengalami stres oksidatif akan
mengalami penurunan fungsi. Contoh enzim Na,K-ATPase, enzim yang
berfungsi mengatur pompa keluar masuk Na dan K. Dalam keadaan telah
teroksidasi, pompa Na,K-ATPase akan mengalami gangguan dan dapat
menyebabkan edema sel yang apabila terjadi akut menyebabkan nekrosis sel.42
DNA yang teroksidasi akan mengalami mismatch ikatan basa,
selanjutnya memicu suatu proses mutasi genetik. Proses alamiah sel pada saat
terdapat sel yang mengalami mutasi adalah DNA repair. DNA repair gagal
maka sel tersebut akan mengalami apoptosis, sel yang lolos dari proses tersebut
dapat menjadi sel kanker.42
Gambar 2.7. Efek Reactive Oxygen Species terhadap sel42
27
.2.5. MDA
Malondialdehyde (MDA) merupakan produk utama hasil oksidasi
PUFA dan MDA merupakan salah satu yang paling sering digunakan sebagai
indikator peroksidasi lipid.
2.5.1. Pembentukan MDA
Radikal-radikal bebas, dengan adanya oksigen dapat menyebabkan
peroksidasi dari lipid di dalam membran plasma dan organela. Kerusakan
oksidatif terinisisasi pada saat ikatan ganda pada PUFA membran diserang oleh
radikal bebas derifat oksigen, terutama OH‾. Seperti reaksi radikal bebas yang
lain, peroksidasi lipid dibagi dalam tiga tahapan yaitu inisiasi, propagasi, dan
terminasi. Tahap inisiasi adalah interaksi antara radikal bebas dengan PUFA
dari membran fosfolipid. Yang berperan dalam proses ini antara lain adalah
elektron hasil proses reduksi dari O2, anion superoksida, H2O2, dan radikal
hidroksil. Interaksi lipid dengan radikal bebas akan menghasilkan peroksida
yang bersifat tidak stabil dan reaktif, sehingga sebuah reaksi rantai autokatalitik
terpicu dinamakan proses Propagasi. Proses ini yang akan menyebabkan
kerusakan pada membran, organela, dan sel yang ekstensif. Pada tahap
terminasi akan menghasilkan produk non radikal hasil kombinasi dari dua
radikal. Terminasi ini terjadi saat radikal bebas ditangkap scavenger, seperti
vitamin E, yang terdapat di membran sel, proses terminasi yang lebih
menguntungkan akan terjadi (Kumar, 2005). Akibat akhir dari reaksi ini adalah
terputusnya rantai karbon asal lemak yang menghasilkan berbagai senyawa
yang bersifat toksik, antara lain malondialdehyde (MDA), 9-hidroksi nonenal,
28
etana (berasal dari asam lemak omega-6) dan pentana (berasal dari asam lemak
omega-3).34
Gambar 2.8. Reaksi pembentukan MDA oleh PUFA3
MDA merupakan produk oksidasi asam lemak tidak jenuh oleh radikal
bebas. Disamping itu, MDA juga merupakan metabolit komponen sel yang
dihasilkan oleh radikal bebas. Oleh sebab itu, konsentrasi MDA yang tinggi
menunjukan adanya proses oksidasi dalam membran sel. Status antioksidan
yang tinggi biasanya diikuti oleh penurunan kadar MDA.43
MDA dapat bereaksi dengan komponen nukleofilik atau elektroifitas
non spesifiknya, MDA dapat berikatan dengan berbagai molekul biologis
seperti protein, asam nukleat, dan aminofosfolipid secara kovalen. MDA dapat
menghasilkan polimer dalam berbagai berat molekul dan polaritas. Semua ini
akan berakibat terjadinya kerusakan membran sel yang ditandai dengan
peningkatan permeabilitas membran, pembengkakan mitokondria, vesikula
29
retikulum endoplasmik, keluanya enzim dan koenzim, serta lisisnya sel darah
merah.43
2.5.1. Maping pembentukan Malondehida (MDA)43
2.6. Antioksidan
Antioksidan adalah senyawa atau bahan yang digunakan pada
konsentrasi lebih rendah dari substratnya secara signifikan dapat menunda atau
mencegah oksidasi.44
2.6.1. Antioksidan Endogen
Antioksidan adalah senyawa atau bahan bioaktif yang berfungsi untuk
mencegah, menurunkan reaksi oksidasi serta menghentikan reaksi radikal
bebas. Antioksidan menstabilkan radikal bebas dengan melengkapi kekurangan
elektron yang dimiliki radikal bebas, dan menghambat terjadinya reaksi
berantai dari pembentukan radikal bebas. Terpapar radikal bebas selama
30
metabolisme normal, menyebabkan sel membentuk antioksidan untuk
mengurangi resiko kerusakan sel akibat radikal bebas.30 Sel akan membentuk
antioksidan endogen sebagai pertahanan terhadap radikal bebas yang dihasilkan
dalam proses metabolisme normal untuk mencegah kerusakan sel tersebut.
Antioksidan endogen terdiri atas tiga jenis enzim yaitu superoksida
dismuatase, katalase, glutation peroksidase.45
Gambar 2.9. Mekanisme antioksidan endogen45
1. Superoxide Dismutase (SOD)SOD merupakan salah satu antioksidan endogen yang sangat berperan
dalam mengkatalisasi radikal bebas anion superoxide menjadi hidrogen
peroksida dan molekul oksigen.46 Antioksidan enzimatis ini bekerja
menkatalisis proses dismutasi anion superoksida (oksidan reaktif) manjadi
hidrogen peroksida dan oksigen. SOD hampir ada pada setiap sel pada manusia,
produksinya diatur oleh gen antioksidan yang berada pada nukleus sel. SOD
mempunyai berbagai macam jenis dan lokasi, antara lain Mn-SOD yang
terdapat dalam mitokondria, dalam sitosol terdapat Cu-Zn SOD dan Fe SOD,
dan pada peroksisom terdapat Cu-Zn SOD dan Mn SOD. Cu-Zn SOD tersusun
atas atom tembaga (Cu) dan zinc (Zn). Banyak penelitian yang melaporkan
31
bahwa Cu-Zn SOD merupakan senyawa protein yang terlarut dan berasosiasi
dengan sitoplasma dan inti sel yang juga terdapat pada membran sel.47
Gambar 2.10. Struktur Cu,Zn-SOD, Mn-SOD, Ni-SOD, Fe-SOD48
Gambar 2.11. Mekanisme Peran SOD21
2. KatalaseHidrogen peroksida setelah terbentuk harus uraikan untuk mencegah
pembentukan radikal hidroksil (OH•). Rute utama untuk melaksanakan hal
tersebut melibatkan dekomposisi hidrogen peroksida menjadi air oleh katalase
32
dan glutation peroksidase. Katalase terutama ditemukan didalam peroksisom,
dalam fraksi sitosol dan mikrosom sel.41
3. Glutation peroksidase dan glutation reduktase
Glutation peroksidase adalah satu cara utama yang digunakan oleh
tubuh melindungi diri dari kerusakan oksidatif.enzim ini mengkatalisa reduksi
hidrogen peroksida dan peroksida lemak (LOOH) oleh glutation (GSH) . Gugus
sulfihidril pada GSH berfungsi sebagai donor elektron, dan dioksidasi menjadi
bentuk disulfida (GSSG) selama reaksi tersebut. Sel memiliki dua jenis
glutation peroksidase , salah satunya memerlukan selenium untuk aktifitasnya
(selenium merupakan unsur essensial makanan harian kita). Glutation
peroksidase yang bekerja terutama dengan hidroperoksida organik misalnya zat
yang dihasilkan selama peroksidasi lemak di membran.41
Apabila disulfida telah terbentuk, disulfida harus direduksi kembali
menjadi bentuk sulfihidril oleh glutation reduktase. Glutation reduktase
memerlukan elektron dari NADPH, yang biasanya dihasilkan dari jalur pentosa
fosfat.41
2.6.2. Maping pembentukan Superoksida Dismutase (SOD) pada paru
Paru memiliki bagian anatomis antara lain ; bronchial epitelium yang
terdiri dari sel clara, sel alveolar, pulmonary casculature, airway walls,
interstitium dengan fiber kolagen sebagai strukturnya. Khusus sel alveolar
memiliki ciri khas yang terbanyak dari sel alveoli memiliki struktrur sel
kompleks yaitu mitokondria, sitoplasma, retikulum endoplasma, dan nukleus
dimana faktor-faktor yang merusak struktur tersebut antara lain; hiperoksia,
33
eksogenus toksin, asap rokok, fiber, radiasi, ozon, karsinogenik, dan obat-
obatan. Sel-sel yang terkena tersebut oleh sitokin berespon inflamasi sehingga
menghasilkan NO+. dalam kelanutnyannya bereaksi pada pembentukan H2O2.
Terbentuklah ONOO- kemudian terpecah lagi menjadi OH++NO2 dan
kelanjutannya akan terjadi toksisitas sel. hal ini dibantu oleh Fe. Nah apabila
terdapat SOD yang terdiri dari Mn-SOD, Cu-SOD, dan Zn-SOD berproses
dalam sel maka terbentuklah H2O2. Namun diingat terbentuknya H2O2 ini juga
dibantu oleh CAT (catalase), GPXc classic (intracellular), glutathione
peroxidase, GPXe (extracellular glutathione peroxidase), GR (glutathione
reductase), GRXs (glutaredoxins), GSH (reduced glutathione), GSSG (oxidized
glutathione), PRXs (peroxiredoxins atau thioredoxin peroxidase), dan TRXs (
thioredoxins). Begitu pula dengan EC SOD yang bekerja di ruang ekstraseluler
(Extracelluler space) dengan bantuan GPXe dan PRXIV maka masing-masing
H2O2 akan terbentuk H2O.21
34
(21, 14, 16, 17)
2.6.3. Antioksidan Eksogen
1. Obat-obatan
Beberapa macam obat dapat meningkatkan produksi radikal bebas
dalam bentuk peningkatan tekanan oksigen. Bahan-bahan tersebut bereaksi
bersama hiperoksida dapat mempercepat tingkat kerusakan. Termasuk di
dalamnya antibiotika kelompok quinoid atau berikatan logam untuk aktifitasnya
(nitrofurantoin), obat kanker seperti bleomycin, anthracyclines (adriamycin),
dan methotrexate yang memiliki aktifitas pro-oksidan.49, 50
35
2. Radiasi
Radioterapi memungkinkan terjadinya kerusakan jaringan yang
disebabkan oleh radikal bebas. Radiasi elektromagnetik (sinar X, sinar gamma)
dan radiasi partikel (partikel elektron, photon, neutron, alfa, dan beta)
menghasilkan radikal primer dengan cara memindahkan energinya pada
komponen seluler seperti air. Radikal primer tersebut dapat mengalami reaksi
sekunder bersama oksigen yang terurai atau bersama cairan seluler.36
3. Asap Rokok
Oksidan dalam rokok mempunyai peranan yang besar dalam terjadinya
kerusakan saluran napas. Diperkirakan bahwa tiap hisapan rokok mempunyai
bahan oksidan dalam jumlah yang sangat besar, meliputi aldehida, epoxida,
peroxida, dan radikal bebas lain yang mungkin cukup berumur panjang dan
bertahan hingga menyebabkan kerusakan alveoli.36, 50
2.6.4. Riset sebelumnya tentang SOD dan MDA
Penelitian tentang SOD dan MDA yang berkaitan seperti riset seperti
ekstrak benalu teh yang berperan penting pada stress oksidatif dengan
menurunkan kadar MDA paru pada tikus hipertensi.51 Kemudian pada
penelitian lain didapatkan hasil konsumsi tempe dalam periode tertentu yang
memiliki kandungan isoflavon ternyata membantu enzim SOD (Superoksida
Dismutase) dalam memperbaiki profil lipid pada tubuh sehingga didapatkan
hasil peningkatan aktivitas SOD sebesar 56,9%, dan menurunkan MDA sebesar
10,4%.52
36
2.7. Cabai Rawit (Capsicum frutescens L var. Cengek )
Cabai rawit (Capsicum frutescens L var. Cengek ) adalah spesies yang
paling luas dibudidayakan dan paling penting secara ekonomis, dan meliputi
buah manis dan pedas dengan berbagai bentuk dan ukuran. Bentuk yang
didomistikasi diklasifikasikan sebagai Capsicum annuum varietas annuum;
anggota liarnya adalah Capsicum. annuum varietas aviculare. Tampaknya,
spesies ini didometikasi sekitar wilayahh Meksiko dan Guatemala.53
Cabai rawit (Capsicum frutescens L) adalah spesies semidomistikasi
yang ditemukan di dataran rendah tropika Amerika. Selain itu, Asia Tenggara
merupakan dikenal sebagai daerah keragaman sekunder.53
Gambar 2.12. Cabai Rawit (Capsicum frutescens)
2.7.1. Taksonomi Cabai Rawit (Capsicum frutescens L var. Cengek )
Klasifikasi tanaman cabai rawit tersebut adalah sebagai berikut:
Kingdom : Plantae
Divisio : Spermatophyta
Sub Divisio : Angiospermae
37
Classis : Dicotyledonae
Ordo : Solanales
Familia : Solanaceae
Sub Familia : Solanaceae
Genus : Capsicum
Spesies : Capsicum frutescens L var. Cengek.54
2.7.2. Zat Aktif Cabai Rawit (Capsicum frutescens L var. Cengek )
1. Alkaloid
Alkaloid merupakan golongan zat tumbuhan sekunder yang terbesar.
Alkaloid mencakup senyawa bersifat basa yang mengandung 1 atau lebih atom
nitrogen, biasanya dalam gabungan, sebagai bagian dari system siklik. Alkaloid
sering bersifat racun bagi manusia dan banyak mempunyai kegiatan fisiologi
yang menonjol, jadi digunakan secara luas dalam bidang pengobatan. Alkaloid
biasanya berwarna tetapi hanya sedikit yang bersifat cairan (misalnya nikotina)
pada suhu kamar. Alkaloid memiliki kemampuan sebagai anti bakteri.
Mekanisme yang diduga adalah dengan cara mengganggu komponen penyusun
peptidoglikan pada sel bakteri, sehingga lapisan dinding sel tidak terbentuk
secara utuh dan menyebabkan kematian sel tersebut.55
2. Asam Askorbat (Vitamin C)
Cabai rawit dapat digolongkan sebagai sumber vitamin C yang sangat
baik (excellent). Vitamin C menjadi antioksidan yang penting di cairan
ekstrasel, dan mempunyai aktivitas intraseluler yang baik. Resorbsi vitamin C
di usus cepat dan sempurna (90%) tapi menurun pada dosis diatas 1 gram.
38
Distribusi ke semua jaringan baik, sebagian besar di kortek ginjal. Dalam darah
sangat mudah dioksidasi secara reversible menjadi dehidroaskorbat yang
hampir sama aktifnya. Sebagian kecil dirombak menjadi asam oksalat dengan
jalan pemecahan ikatan C2 dan C3.56
Vitamin C merupakan antioksidan paling penting yang bekerja dalam
cairan ekstraseluler karena vitamin ini mempunyai kelarutan yang tinggi dalam
air. Vitamin C mampu berperan sebagai scavenger radikal bebas dan dapat
bereaksi dengan anion superoksida, radikal hidroksil dan peroksida lipid.
Vitamin C mampu menghambat pembentukan radikal superoksida, radikal
hidroksil, radikal peroksil, oksigen singlet dan hidrogen peroksida. Vitamin C
juga mampu mempertahankan aktivitas enzim glutamat piruvat transaminase.
Oleh karena vitamin C mampu menghambat radikal bebas maka peran vitamin
C menjadi sangat penting dalam menjaga integritas membran sel.7
3. Capsaisin
Capsaisin (capsaicin) dikenal memiliki aktivitas antikanker.
Berdasarkan penelitian oleh The American Association for Cancer Research,
capsaisin diduga dapat membunuh sel kanker prostat dengan menyebabkan
terjadinya apoptosis. Studi klinik di Jepang dan Cina, menunjukkan bahwa
capsaisin dapat menghambat pertumbuhan sel leukemia secara
langsung.Penelitian lain yang dilakukan di Universitas Nottingham menduga
bahwa capsaisin dapat merangsang terjadinya apoptosis pada sel kanker paru
pada manusia.
39
Capsaisin memberikan rasa pedas pada cabai, berkhasiat untuk
melancarkan aliran darah serta pemati rasa kulit. Rasa pedas di lidah
menimbulkan rangsangan ke otak untuk mengeluarkan endofin yang dapat
menghilangkan rasa sakit dan menimbulkan perasaan lebih sehat. Hasil
penelitian terbaru, cabai rawit dapat mengurangi kecenderungan terjadinya
penggumpalan darah (trombosis), menurunkan kadar kolesterol dengan cara
mengurangi produksi kolesterol dan trigliserida di hati.57
Kandungan capsaisin dalam Capsicum frutescens dalam kadar tertentu
dapat bersifat toksik dan menimbulkan ancaman kesehatan. Ancaman kesehatan
tersebut dapat berupa reaksi inflamasi, gangguan fungsi sel, bahkan sampai
kematian sel.
Selain capsaisin, beberapa senyawa yang terkandung dalam buah cabai
rawit adalah alkaloid, flavonoid, dan sterol atau terpenoid. Biji cabai rawit
mengandung beberapa senyawa golongan alkaloid yaitu solanine, solamidine,
solamargine, solasodine, solasomine, serta mengandung capsacidin yang
termasuk golongan steroid saponin. Pada kadar tertentu, senyawa tersebut di
duga dapat bersifat toksik.58
4. Flavonoid
Flavonoid sebagai antioksidan bekerja melalui mekanisme pemutusan
rantai radikal bebas, detoksifikasi serta mengaktifkan enzim antioksidan.
Flavonoid dapat menstabilkan ROS bereaksi dengan senyawa reaktif dari
radikal bebas sehingga radikal bersifat tidak reaktif.59 Mekanisme flavonoid
sebagai antioksidan bekerja dengan menekan pembentukan radikal bebas
40
melalui penghambatan enzim atau pengelatan ion logam yang terlibat dalam
produksi radikal bebas, selain itu sebagai free radical scavenging. Flavonoid
juga sebagai antiinflamasi bekerja dengan menghambat pembentukan mediator
pro-inflamasi seperti TNF-α, IL serta agen kemotaktik.7
5. Terpenoid
Terpenoid adalah antioksidan yang efektif untuk inaktivasi radikal
hidroksil dan peroksil. Aktivasi antioksidan suatu senyawa polifenol
dipengaruhi oleh hidroksilasi dan terdapatnya gugus gula yang disebut
glikosida. Antosianin dengan gugus hidroksi bebas mempunyai aktivitas dalam
mengikat radikal dan adanya gugus lebih dari satu terutama cincin B akan
meningkatkan aktivitas antioksidannya.60 Mekanisme kerja antioksidan senyawa
polifenol berdasarkan atas kemampuannya dalam mendonorkan atom hidrogen
dan mengkelat ion-ion logam serta menghambat inisiasi logam untuk
melakukan oksidasi lipid. Setelah mendonorkan satu atom hidrogen, senyawa
fenolik menjadi radikal yang kurang reaktif dibandingkan radikal bebas. Hal ini
disebabkan radikal fenolik ini terstabilkan secara resonansi sehingga tidak
mudah bereaksi kembali dengan radikal yang lain.61
Berikut ini adalah paparan dari kandungan cabai rawit (Capsicum
frutescens L var. Cengek ) yang telah diringkas menjadi sebuah skema. Dari
kelima kandungan tersebut nampak flavonoid dan terpenoid memiliki
kemampuan anti inflamasi yang baik untuk menghambat asam arakidonat.
Selain itu, kedua senyawa tersebut bermanfaat untuk segera memutus reaksi
berantai dari radikal bebas, serta menghambat terjadinya autooksidari, sehingga
41
mengamankan sel-sel yang terancam dengan adanya akibat dari radikal bebas
tersebut. Selain itu dengan tidak melupakan peranan dari antioksidan scavenger
yaitu asam askorbat (vitamin C), begitupula dengan peranan β- karoten yang
signifikan untuk menekan radikal bebas. Masing-masing komponen saling
mendukung satu dengan lainnya.
Gambar 2.13 . Kandungan dan mekanisme cabe rawit.55, 56, 7, 57, 58, 61
42
Alkaloid Asam Askorbat (Vitamin C)
Antioksidan scavenger radikal bebas
Anion superoxide,
radikal hidroksil, peroksida lipid
Hambat pembentukan :
Radikal superoxide, radikal hidroksil, radikal peroxide dan hidrogen peroxide
Radikal bebas tdk terbentuk
Integritas sel membran terjaga
Oksidasi fenilalanin
tirosin
plasma
Lepaskan besi dr transferin
Feritin di jaringan >> Capsaisin
Pedas di lidah
Rangsang otak
Reseptor nyeri
endorfin
Rasa nyeri
β- karoten
Aktivitas as. Empedu ↑
Kolesterol di usus >>
Kolesterol di ubah
asam empedu
Kolesterol ↓
Repair enzim
Hentikan pemb. Radikal
bebas
Flavonoid Terpenoid
Anti inflamasi
Hambat :As. Arakidonat,
pembentukan Prostaglandin,
pelepasan histamin
primer
Pemutusan reaksi berantai radikal bebas
- AH + R* A* + RH-AH + ROO* A* + ROOH-AH + RO* A* + ROH
Senyawa antioksidan
stabil dr radikal bebas
sekunder
Hambat laju
autooksidasi
Radikal bebas
menjadi stabil
Menghambat enzim pengoksidasi, Inisiasi enzim
pereduksi, reduksi oksigen tanpa bentuk spesies radikal yg lebih
aktif
Hancurkan bekuan darah
Trombosis tdk tjd
Strroke tdk tjd
Cabai Rawit
(Capsicum frutescens L var. Cengek )
2.8. Tomat Ranti (Lycopersicon pimpinellifolium)
Spesies ini disebut juga tomat anggur (currant tomato), sebab buahnya
kecil-kecil dan terletak dalam rangkaian seperti buah anggur. Tomat (Solanum
lycopersicum) adalah tumbuhan dari keluarga Solanaceae, tumbuhan asli
Amerika Tengah dan Selatan, dari Meksiko sampai Peru. Tomat merupakan
tumbuhan siklus hidup singkat, dapat tumbuh setinggi 1 sampai 3 meter. Tomat
merupakan keluarga dekat dari kentang.62
Gambar 2.14. Tomat Ranti (Lycopersicum pimpinellifolium Mill.)
2.8.1. Taksonomi Tomat Ranti (Lycopersicon pimpinellifolium)
Sistematika kedudukan tomat secara botanis:
Kingdom : Plantae
Divisi : Antophyta
Subdivisi : Angiospermae
Klas : Dicotylodenae
Ordo : Tubiflorae
Sub ordo : Myrtales
43
Famili : Solanaceae
Genus : Lycopersium
Spesies : Lycopersicon pimpinellifolium (L.) millcurant tomato.63
2.8.2. Zat Aktif Tomat Ranti (Lycopersicon pimpinellifolium)
1. Beta karoten (C40H56)
Beta karoten merupakan karotenoid hidrokarbon dengan rantai ujung
berstruktur sikloheksena. Beta karoten adalah produk dari reaksi siklisasi rantai
ujung asiklik likopen.
Penyerapan beta karoten dipengaruhi oleh cantasentin dan garam
empedu. Pengangkutan beta karoten melalui misel meningkatkan penyerapan
usus sedangkan garam empedu memperlambat penyerapan beta karoten. Beta
karoten meningkatkan aktivitas reseptor kolesterol LDL di makrofag dan
menurunkan sintesis kolesterol di hepar LDL.64, 65
2. Esculeogenin A
Esculeogenin A merupakan senyawa sapogenol baru tomat. Berdasarkan
penelitian Yukio et al (2007), esculeogenin A merupakan bentuk aglikon dari
esculoside A karena esculeogenin A merupakan senyawa spirosolane tipe
glikosida.66 Kandungan senyawa tersebut 4 kali lebih tinggi daripada likopen
tomat. Manfaat utama esculeogenin A adalah penurunan kolesterol.
Esculeogenin A menghambat esterifikasi kolesterol di makrofag dengan
mekanisme penghambatan enzim ACAT-1 dan ACAT-2. Penghambatan ACAT
menurunkan kadar kolesterol LDL.67
44
3. Flavonol
Buah dan sayuran merupakan sumber utama flavonol. Flavonol
menurunkan kolesterol LDL teroksidasi di makrofag. Ada lima macam flavonol
yang penting menurunkan insidensi penyakit jantung, seperti quercetin,
myricetin, kaemferol, rutin dan morin. Flavonol tersebut secara in vitro
menurunkan kolesterol LDL terglikosilasi.68
Flavonol ditemukan di kulit dan daging tomat. Quercetin paling banyak
ditemukan di kulit tomat. Kaemferol ditemukan di seluruh daging buah,
terutama pericarp maupun collumela dan ditemukan di kulit tomat.68
4. Lycopene
Lycopene atau yang sering disebut sebagai α-carotene adalah suatu
karotenoid pigmen merah terang, suatu fitokimia yang banyak ditemukan dalam
buah tomat dan buah-buahan lain yang berwarna merah. Pada penelitian
makanan dan phytonutrien yang terbaru, lycopene merupakan objek paling
populer. Karotenoid ini telah dipelajari secara ekstensif dan ternyata merupakan
sebuah antioksidan yang sangat kuat dan memiliki kemampuan anti-kanker.
Nama lycopene diambil dari penggolongan buah tomat, yaitu Lycopersicon
esculantum.69
Lycopene merupakan hidrokarbon poliena dengan rantai asiklik tak
jenuh dan mempunyai 13 ikatan rangkap, 11 di antaranya ikatan rangkap yang
tersusun linier.70 Lycopene mudah mengalami degradasi melalui proses
isomerasi dan oksidasi karena pengaruh cahaya, oksigen, pemanasan,
pengeringan, pengelupasan, penyimpanan dan pengasaman.71
45
Gambar 2.15. Struktur Kimia dan Metabolisme Likopen dalam Tubuh.72
Kemampuan lycopene mengendalikan single oxygen (oksigen dalam
bentuk radikal bebas) 100 kali lebih efisien daripada vitamin E atau 12500 kali
dari pada gluthation. Singlet oxygen merupakan prooksidan yang terbentuk
akibat radiasi sinar ultra violet dan dapat menyebabkan penuaan dan kerusakan
kulit. Selain sebagai anti skin aging, lycopene juga memiliki manfaat untuk
mencegah penyakit cardiovascular, kencing manis, osteoporosis, infertility, dan
kanker (kanker kolon, payudara, endometrial, paru-paru, pankreas, dan
terutama kanker prostat). Ini semua diakibatkan banyaknya ikatan rangkap
dalam molekulnya.73 Sebagai antioksidan, lycopene dapat melindungi DNA, di
samping sel darah merah, sel tubuh, dan hati.71
Metabolisme likopen dalam tubuh terjadi bersamaan dengan
metabolisme lemak. Setelah lemak dicerna oleh enzim lipase pancreas di dalam
duodenum dan diemulsi oleh garam empedu menjadi misel - misel, misel yang
mengandung likopen memasuki mukosa sel usus melalui difusi pasif. Setelah
46
misel diserap oleh usus, likopen dibawa oleh kilomikron ke aliran darah melalui
sistem limfatik. Lycopene didistribusikan ke jaringan terutama melalui
kolesterol LDL.74
5. Narigenin (C15H12O5)
Narigenin adalah flavonoid utama tomat. Kandungan kimia tersebut
banyak ditemukan di kulit tomat. Narigenin secara simultan dibentuk
bersamaan dengan pematangan buah. Selain itu, narigenin masih ditemukan di
daging tomat berbentuk glikosida.
Narigenin menurunkan sekresi ApoB dan kolesterol LDL melalui
penghambatan enzim asil KoA transferase (ACAT). ACAT berfungsi
mengubah kolesterol bebas di reticulum endoplasma menjadi ester kolesterol
Penurunan ACAT menurunkan sintesis ester kolesterol. Penurunan ester
kolesterol menurunkan kolesterol LDL.72, 74
6. Niasin (Vitamin B3)
Niasin berpengaruh secara tidak langsung terhadap kadar kolesterol
LDL. Niasin menekan sekresi kolesterol Very low Density Lipoprotein (VLDL)
di hepar melalui penurunan inhibisi aliran asam lemak bebas di jaringan
adiposa. Keadaan tersebut mengurangi pembentukan kolesterol VLDL, IDL dan
LDL. Apabila kolesterol VLDL menurun, maka kolesterol LDL akan menurun.
Selain itu, niasin menurunkan trigliserida.75
47
Gambar 2.16 . Kandungan dan mekanisme tomat ranti.65, 68, 72, 74, 75, 76
48