KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan rahmat

sehingga kami dapat menyelesaikan tugas makalah ini tanpa suatu halangan yang berarti.

Adapun tujuan dari penyusunan makalah yang berjudul “pengaruh radikal bebas

terhadap tubuh” ini adalah sebagai pemenuhan tugas yang diberikan demi tercapainya tujuan

pembelajaran yang telah direncanakan. Selain itu, agar dapat mengetahui tentang pengertian

radikal bebas , pengaruh radikal bebas terhadap tubuh dan penyakit yang ditimbulkan.

Kami menyadari dalam penyusunan makalah ini masih banyak kekurangan dan jauh

dari kesempurnaan. Maka dari itu, kritik dan saran yang membangun sangat kami harapkan

demi terciptanya makalah yang lebih baik selanjutnya. Dan semoga dengan hadirnya makalah

ini dapat memberi manfaat bagi pembaca sekalian.

Penyusun,

1

DAFTAR ISI

Kata Pengantar ……………………………....................................................................... 1

Daftar Isi ………………………………………………………………………………… 2

I. Pendahuluan

a. Latar Belakang ………………………………………………………….. 3b. Rumusan Masalah ………………………………………………………. 4c. Tujuan Penulisan ………………………………………………………... 4

II. Pembahasan

A. Pengertian radikal bebas..……………………………………………….. 5B. Struktur kimia…... ………………………………………………………. 6C. Tipe radikal bebas dalam tubuh……..…………………………………... 7D. Sumber radikal bebas……………………………………………………. 11E. Pembentukan radikal bebas dalam sel …………………………………... 13F. Reaksi perusakaan oleh radikal bebas …………………………………... 13G. Pertahanan sel terhadap radikal bebas …………………………………... 14H. Peran radikal bebas terhadap membrane dan DNA sel ………………….. 18I. Penyakit yang ditimbulkan oleh radikal bebas ………………………….. 19

III.Penutup …………………………………………………………………… 20

Referensi …………………………………………………………………. 21

2

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Di era industri seperti saat ini meningkatnya pencemaran lingkungan berdampak negatif

pada kesehatan yang diakibatkan oleh banyaknya radikal bebas. Sebenarnya tubuh manusia

dapat menetralisir radikal bebas namun bila jumlahnya terlalu berlebihan, maka kemampuan

tubuh untuk menetralisirnya akan semakin berkurang. Saat ini ditemukan bahwa ternyata

radikal bebas berperan dalam terjadinya berbagai penyakit. Hal ini dikarenakan radikal bebas

adalah spesi kimia yang memiliki pasangan elektron bebas di kulit terluar sehingga sangat

reaktif dan mampu bereaksi dengan protein, lipid, karbohidrat, DNA dan RNA. Reaksi antara

radikal bebas dan molekul itu berujung pada timbulnya suatu penyakit.

Sumber-sumber radikal bebas semakin sering dijumpai di masyarakat sekarang ini seiring

kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi, misalnya semakin banyaknya kendaraan baru

yang beredar di pasaran dan digunakan oleh masyarakat yang nantinya semakin

memperbanyak polusi udara akibat penggunaannya, dimana polusi udara merupakan salah

satu sumber radikal bebas. Selain itu, menurut peneliti gaya hidup yang semakin berkembang

juga dapat berpengaruh terutama di daerah perkotaan. Banyak masyarakat yang lebih suka

mengkonsumsi makanan cepat saji, banyak mengandung lemak serta zat-zat kimia berbahaya

dan penggunaan rokok, dimana bahan-bahan tersebut merupakan sumber radikal bebas juga.

Dengan demikian, semakin meningkatnya sumber radikal bebas yang terpapar pada

masyarakat, maka resiko untuk menderita penyakit-penyakit yang telah disebutkan

sebelumnya akan meningkat pula. Maka dari itu, berdasarkan data-data di atas peneliti ingin

membuat penelitian mengenai pengetahuan tentang pengaruh radikal bebas terhadap

timbulnya penyakit pada mahasiswa Fakultas Kedokteran USU dimana mahasiswa sebagai

calon dokter sangat perlu mengetahui bahaya radikal bebas, sehingga dapat

memberitahukannya kepada pasien di kemudian hari dan agar pada nantinya dapat dilakukan

pencegahan terhadap penyakit tersebut.

3

1.2. Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian ringkas dari latar belakang di atas, memberi dasar bagi peneliti

untuk merumuskan pertanyaan penelitian berikut :

Bagaimana pengaruh radikal bebas terhadap timbulnya penyakit ?

1.3. Tujuan Penelitian

Mengetahui tentang pengaruh radikal bebas terhadap timbulnya penyakit.

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Pengertian Radikal Bebas

Radikal bebas merupakan atom atau molekul yang sifatnya sangat tidak stabil

(mempunyai satu elektron atau lebih yang tanpa pasangan), sehingga untuk memperoleh

pasangan elektron senyawa ini sangat reaktif dan merusak jaringan.  Senyawa radikal

bebas tersebut timbul akibat berbagai proses kimia kompleks dalam tubuh, berupa hasil

sampingan dari proses oksidasi atau pembakaran sel yang berlangsung pada waktu

bernapas, metabolisme sel, olahraga yang berlebihan, peradangan atau ketika tubuh

terpapar polusi lingkungan seperti asap kendaraan bermotor, asap rokok, bahan

pencemar, dan radiasi matahari atau radiasi kosmis.

Karena secara kimia molekulnya tidak lengkap, radikal bebas cenderung "mencuri"

partikel dari molekul lain, yang kemudian menimbulkan senyawa tidak normal dan

memulai reaksi berantai yang dapat merusak sel-sel penting dalam tubuh. Radikal bebas

inilah biang keladi berbagai keadaan patologis seperti penyakit lever, jantung koroner,

katarak, penyakit hati dan dicurigai proses penuaan dini ikut berperan.

Radikal bebas umumnya berasal dari oksigen, molekul yang cenderung kehilangan satu

elektronnya, dan menjadi tidak stabil. Molekul tunggal ini disebut "Jenis Oksigen

Reaktif" atau "Reactive Oxygent Species-ROS". Contoh radikal bebas adalah superoksida

(O2-), hidroksil (OH-), nitroksida (NO), hidrogen peroksida (H2O2), asam hipoklorit

(HOCl), thill (RS-) dan lain-lain.

Beberapa komponen tubuh yang rentan terhadap serangan radikal bebas antara lain;

DNA, membran sel, protein, dan lipid peroksida. Pencurian ini jika berhasil akan

merusak sel dan DNA tersebut.

Jadi, Radikal bebas adalah sekelompok bahan kimia baik berupa atom maupun molekul

yang memiliki elektron tidak berpasangan pada lapisan luarnya. Merupakan juga suatu

5

kelompok bahan kimia dengan reaksi jangka pendek yang memiliki satu atau lebih

elektron bebas.

B. Struktur kimia

Atom terdiri dari nukleus, proton, dan elektron. Jumlah proton (bermuatan positif) dalam

nukleus menentukan jumlah dari elektron (bermuatan negatif) yang mengelilingi atom

tersebut. Elektron berperan dalam reaksi kimia dan merupakan bahan yang

menggabungkan atom-atom untuk membentuk suatu molekul. Elektron mengelilingi, atau

mengorbit suatu atom dalam satu atau lebih lapisan. Jika satu lapisan penuh, elektron

akan mengisi lapisan kedua. Lapisan kedua akan penuh jika telah memiliki 8 elektron,

dan seterusnya. Gambaran struktur terpenting sebuah atom dalam menentukan sifat

kimianya adalah jumlah elektron pada lapisan luarnya. Suatu bahan yang elektron lapisan

luarnya penuh tidak akan terjadi reaksi kimia. Karena atom-atom berusaha untuk

mencapai keadaan stabilitas maksimum, sebuah atom akan selalu mencoba untuk

melengkapi lapisan luarnya dengan :

1. Menambah atau mengurangi elektron untuk mengisi maupun mengosongkan lapisan

luarnya.

2. Membagi elektron-elektronnya dengan cara bergabung bersama atom yang lain dalam

rangka melegkapi lapisan luarnya.

Atom sering kali melengkapi lapisan luarnya dengan cara membagi elektron-elektron

bersama atom yang lain. Dengan membagi elektron, atom-atom tersebut bergabung

bersama dan mencapai kondisi stabilitas maksimum untuk membentuk molekul.

Oleh karena radikal bebas sangat reaktif, maka mempunyai spesifitas kimia yang rendah

sehingga dapat bereaksi dengan berbagai molekul lain, seperti protein, lemak,

karbohidrat, dan DNA.

Dalam rangka mendapatkan stabilitas kimia, radikal bebas tidak dapat mempertahankan

bentuk asli dalam waktu lama dan segera berikatan dengan bahan sekitarnya. Radikal

bebas akan menyerang molekul stabil yang terdekat dan mengambil elektron, zat yang

terambil elektronnya akan menjadi radikal bebas juga sehingga akan memulai suatu

reaksi berantai, yang akhirnya terjadi kerusakan sel tersebut

6

Gambar Struktur kimia radikal bebas

Radikal bebas dapat terbentuk in-vivo dan in-vitro secara :

1. Pemecahan satu molekul normal secara homolitik menjadi dua. Proses ini jarang

terjadi pada sistem biologi karena memerlukan tenaga yang tinggi dari sinar

ultraviolet, panas, dan radiasi ion.

2. Kehilangan satu elektron dari molekul normal

3. Penambahan elektron pada molekul normal

Pada radikal bebas elektron yang tidak berpasangan tidak mempengaruhi muatan elektrik

dari molekulnya, dapat bermuatan positif, negatif, atau netral.

C. Tipe Radikal Bebas dalam Tubuh

Radikal bebas terpenting dalam tubuh adalah radikal derivat dari oksigen yang disebut

kelompok oksigen reaktif (reactive oxygen species/ROS), termasuk didalamnya adalah

triplet (3O2), tunggal (singlet/1O2), anion superoksida (O2.-), radikal hidroksil (-OH), nitrit

7

oksida (NO-), peroksinitrit (ONOO-), asam hipoklorus (HOCl), hidrogen peroksida

(H2O2), radikal alkoxyl (LO-), dan radikal peroksil (LO-2).

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.

Tabel Radikal Bebas Biologis:

Radikal bebas mempunyai beberapa tipe dan dikelompokkan dalam spesies:

1. Spesies oksigen reaktif

Spesies oksigen reaktif diperoleh melalui proses penambahan maupun reduksi molekul

oksigen (O2). Berbagai spesies oksigen yang merupakan radikal yang reaktif antara

lain : superoksida (O2), peroksida serta radikal hidroksil. Proses pembentukan

superoksida ditengarai oleh enzim oxidase Nicotinamide adenina dinucleotide

phosphate [NAD(P)H-oksidase] dan enzim xantin-oksidase.

Pada keadaan tertentu seperti infeksi, enzim NAD(P)H-oksidase yang terletak pada

membran neutrofil akan teraktivasi 20 kali lebih banyak dibandingkan keadaan

8

Kelompok oksigen reaktif

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)

normal. Pada satu sisi superoksida yang dihasilkan dapat membunuh bakteri, namun

pada sisi lain juga dapat menyebabkan kerusakan jaringan. Xantin oxidase merupakan

hasil perubahan xantin dehidrogenase pada keadaan iskemia. Xantin oxidase akan

mengubah hipoxantin dan xantin menjadi asam urat dengan menggunakan oksigen

sebagai katalisator. Pada mitokondria terjadi metabolismo energi yang mengubah 95%

O2 menjadi air. Pada beberapa keadaan dapat terjadi kebocoran rantai respirasi

sehingga terjadi reduksi O2 menjadi superoksida.

Enzim sueproxide-dismutase (SOD) dapat mengubah superoksida menjadi hidrogen

peroksida (H2O2). Hidrogen peroksida juga dapat diubah menjadi air (H2O) dengan

bantuan katalase atau glutathione (GSH) peroxidase. Glutation (GSH) hádala

tripeptida yang terdiri dari glutamat, sistein dan glisin 5. Pada reaksi dengan GSH

peroksidase, GSH akan mengalami oksidasi menjadi glutation disulfida (GSSG), yang

dapat diubah kembali menjadi glutation melalui reduktase glutation dengan bantuan

NAD(P)H.

2. Species nitrogen reaktif

Oksida nitrit (NO) merupakan spesies nitrogen yang paling reaktif. Oksida nitrit yang

dihasilkan oleh berbagai sel dan jaringan dengan bantuan enzim Nitric Oxide Synthase

(NOS) yang akan mengkatalisis konversi L-arginin menjadi L-sitrulin, dengan NO

sebagai produk sisa. Ada 3 bentuk isoform enzim NOS, yaitu :

a. Neuronal NOS (nNOS;tipe 1) yang ditemukan pada sistim saraf.

b. Inducible NOS (iNOS;tipe 2) yang ditemukan pada makrofag dan sel imun.

c. Endotelial NOS (eNOS;tipe 3) yang ditemukan pada sel-sel endotel.

Banyak jaringan yang dapat mengekspresikan satu atau lebih dari ketiga isoform ini.

Isoform nNOS dan e NOS dihasilkan terus-menerus (consecutive NO) oleh jaringan

sehat dan aktivitasnya Sangat dipengaruhi oleh substrat yang dapat meningkatkan

konsentrasi kalsium intrasellular seperti asetilkolin dan bradikinin, Namun stimulasi

terhadap enzim tersebut hanya menghasilan sejumlah kecilNO, sedangkan isoform

iNOS merupakan enzim yang tidak tergantung kalsium dan hanya diekspresikan oleh

makrofag melalui stimulasi sitokin serta lipolisakarida pada proses inflamasi yang

pada akhirnya akan menghasilkan NO dalam jumlah besar.

9

3. Peroksinitrit

Reaksi antara superoksida dan NO akan membentuk peroksinitrit. Peroksinitrit

merupakan molekul yang lebih reaktif dibandingkan superoksida maupun NO sendiri.

Peroksinitrit dapat menyebabkan berbagai reaksi kimia pada sistim biologi, meliputi

pemicu peroksidasi lipid, penghambatan transport electron mitokondria, oksidasi

komponen thiol, dan juga mempunyai aktivitas pemotongan DNA yang poten.oleh

karenanya peroksinitrit memegang peranan penting dalam apoptosis dan mutasi gen

16. Pada sisi lain, enzim superoksida dismutase(SOD) dapat bersaing dengan NO

dalam bereaksi dengan superoksida sehingga dianggap sebagai enzim “ NO sparing “

4,16. .

Sebagai contoh Stres Oksidatif pada penyakit hati menunjukkan terjadinya kerusakan

sel hati yang disebabkan oleh peningkatan pembentukan senyawa oksigen reaktif

(ROS/ reactive oxygen species) dan atau penurunan antioksidant1.

Pembentukan ROS yang meningkat dapat disebabkan adanya gangguan pada proses

reduksi oksigen di mitokondria, sekresi ROS oleh sel darah putih, disfungsi endotel,

polusi udara atau radiasi.ROS dapat menyebabkan kerusakan membran sel melalui

mekanisme peroksidasi lipid pada membran sel, memodifikasi protein dan DNA

melalui proses oksidasi sehingga terjadi perubahan fungís protein yang dapat

meningkatkan kerentanan terhadap proteolisis, yang akhirnya menyebabkan injury

pada hepatosit. Sedangkan penurunan antioksidan sebagai mekanisme perlindungn

pada hepatosit dapat meredam dampak negatifnya.

Kerentanan protein terhadap kerusakan oksidatif berbeda-beda, sebagai contoh

albumin akan mengalami oksidasi 2 kali lebih cepat dibandingkan glutamin sintase

dan juga protein yang intak kurang sensitif terhadap oksidasi dibandingkan protein

yang cacat. Pada sisi lain, radikal hidroksil yang dikonversi dari superoksida

mempunyai peran dalam membunuh bakteri bersama-sama dengan mekanise lain

(enzim lisosom dan mieloperoksidase).

Oksidasi nitrit berperan dalam berbagai aktivitas biologi.Oksida nitrit yang dihasilkan

oleh nNOS melalui aktivasi Ca 2+ dapat merusak sel-sel otak dan miokardium

sedangkan NO yang dihasilkan oleh iNOS dapat menyebabkan kematian sel endotel

melalui mekanisme apoptosis, disfungsi sel endotel dan mempercepat iskemia.

Sebaliknya, NO yang dihasilkjan oleh aktivasi eNOS mempunyai efek proteksi seperti

menurunkan agregasi trombosis, mencegah adhesi lekosit dan meningkatkan

vasodilatasi pembuluh darah arteri dan aliran darah serta mengatur contractilitas

10

sehingga berperan dalam pengaturan tekanan darah,mediasi aktivitas bakterisidal dan

tumorsidal makrofag.

D. Sumber radikal bebas

Radikal bebas yang ada ditubuh manusia berasal dari 2 sumber :

1. Sumber endogen

a. Autoksidasi

Autoksidasi merupakan produk dari proses metabolisme aerobik. Molekul yang

mengalami autoksidasi berasal dari katekolamin, hemoglobin, mioglobin, sitokrom

C yang tereduksi, dan thiol. Autoksidasi dari molekul diatas menghasilkan reduksi

dari oksigen diradikal dan pembentukan kelompok reaktif oksigen. Superoksida

merupakan bentukan awal radikal. Ion ferrous (Fe II) juga dapat kehilangan

elektronnya melalui oksigen untuk membuat superoksida dan Fe III melalui proses

autoksidasi.

b. Oksidasi enzimatik

Beberapa jenis sistem enzim mampu menghasilkan radikal bebas dalam jumlah

yang cukup bermakna, meliputi xanthine oxidase (activated in ischemia-

reperfusion), prostaglandin synthase, lipoxygenase, aldehyde oxidase, dan amino

acid oxidase. Enzim myeloperoxidase hasil aktifasi netrofil, memanfaatkan

hidrogen peroksida untuk oksidasi ion klorida menjadi suatu oksidan yang kuat

asam hipoklor.

c. Respiratory burst

Merupakan terminologi yang digunakan untuk menggambarkan proses dimana sel

fagositik menggunakan oksigen dalam jumlah yang besar selama fagositosis. Lebih

kurang 70-90 % penggunaan oksigen tersebut dapat diperhitungkan dalam produksi

superoksida. Fagositik sel tersebut memiliki sistem membran bound flavoprotein

cytochrome-b-245 NADPH oxidase. Enzim membran sel seperti NADPH-oxidase

keluar dalam bentuk inaktif. Paparan terhadap bakteri yang diselimuti

imunoglobulin, kompleks imun, komplemen 5a, atau leukotrien dapat mengaktifkan

enzim NADPH-oxidase. Aktifasi tersebut mengawali respiratory burst pada

membran sel untuk memproduksi superoksida. Kemudian H2O2 dibentuk dari

11

superoksida dengan cara dismutasi bersama generasi berikutnya dari OH dan HOCl

oleh bakteri.5,6

2. Sumber eksogen

a. Obat-obatan

Beberapa macam obat dapat meningkatkan produksi radikal bebas dalam bentuk

peningkatan tekanan oksigen. Bahan-bahan tersebut bereaksi bersama hiperoksia

dapat mempercepat tingkat kerusakan. Termasuk didalamnya antibiotika kelompok

quinoid atau berikatan logam untuk aktifitasnya (nitrofurantoin), obat kanker

seperti bleomycin, anthracyclines (adriamycin), dan methotrexate, yang memiliki

aktifitas pro-oksidan. Selain itu, radikal juga berasal dari fenilbutason, beberapa

asam fenamat dan komponen aminosalisilat dari sulfasalasin dapat menginaktifasi

protease, dan penggunaan asam askorbat dalam jumlah banyak mempercepat

peroksidasi lemak.

b. 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.

c. Asap rokok

Oksidan dalam rokok mempunyai jumlah yang cukup untuk memainkan peranan

yang besar terjadinya kerusakan saluran napas. Telah diketahui bahwa oksidan asap

tembakau menghabiskan antioksidan intraseluler dalam sel paru (in vivo) melalui

mekanisme yang dikaitkan terhadap tekanan oksidan. 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. Bahan lain seperti

nitrit oksida, radikal peroksil, dan radikal yang mengandung karbon ada dalam fase

gas. Juga mengandung radikal lain yang relatif stabil dalam fase tar. Contoh radikal

dalam fase tar meliputi semiquinone moieties dihasilkan dari bermacam-macam

quinone dan hydroquinone. Perdarahan kecil berulang merupakan penyebab yang

12

sangat mungkin dari desposisi besi dalam jaringan paru perokok. Besi dalam bentuk

tersebut meyebabkan pembentukan radikal hidroksil yang mematikan dari hidrogen

peroksida. Juga ditemukan bahwa perokok mengalami peningkatan netrofil dalam

saluran napas bawah yang mempunyai kontribusi pada peningkatan lebih lanjut

konsentrasi radikal bebas.1,2

E. Pembentukan radikal bebas dalam 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. Sedang pembentukan melalui rangsangan adalah

kebocoran superoksida, hidrogen peroksida dan kelompok oksigen reaktif (ROS) lainnya

pada saat bertemunya bakteri dengan fagosit teraktifasi. Pada keadaan normal sumber

utama radikal bebas adalah kebocoran elektron yang terjadi dari rantai transport elektron,

misalnya yang ada dalam mitokondria dan endoplasma retikulum dan molekul oksigen

yang menghasilkan superoksida.

Dalam kondisi yang tidak lazim seperti radiasi ion, sinar ultraviolet, dan paparan energi

tinggi lainnya, dihasilkan radikal bebas yang sangat berlebihan.

Gambar 2. Sistem oksigen aktif

F. Reaksi perusakan oleh radikal bebas

Definisi tekanan oksidatif (oxidative stress) adalah suatu keadaan dimana tingkat oksigen

reaktif intermediate (ROI) yang toksik melebihi pertahanan anti-oksidan endogen.

13

Keadaan ini mengakibatkan kelebihan radikal bebas, yang akan bereaksi dengan lemak,

protein, asam nukleat seluler, sehingga terjadi kerusakan lokal dan disfungsi organ

tertentu. Lemak merupakan biomolekul yang rentan terhadap serangan radikal bebas.

1. Peroksidasi lemak

Membran sel kaya akan sumber poly unsaturated fatty acid (PUFA), yang mudah

dirusak oleh bahan-bahan pengoksidasi; proses tersebut dinamakan peroksidasi lemak.

Hal ini sangat merusak karena merupakan suatu proses berkelanjutan. Pemecahan

hidroperoksida lemak sering melibatkan katalisis ion logam transisi.

LH + R· ® L· + RH

L· + O2 ® LOO·

LOO· + L'H ® LOOH + L'·

LOOH ® LO·, LOO·, aldehida

2. Kerusakan protein

Protein dan asam nukleat lebih tahan terhadap radikal bebas daripada PUFA, sehingga

kecil kemungkinan dalam terjadinya reaksi berantai yang cepat. Serangan radikal

bebas terhadap protein sangat jarang kecuali bila sangat ekstensif. Hal ini terjadi hanya

jika radikal tersebut mampu berakumulasi (jarang pada sel normal), atau bila

kerusakannya terfokus pada daerah tertentu dalam protein. Salah satu penyebab

kerusakan terfokus adalah jika protein berikatan dengan ion logam transisi.

3. Kerusakan DNA

Seperti pada protein kecil kemungkinan terjadinya kerusakan di DNA menjadi suatu

reaksi berantai, biasanya kerusakan terjadi bila ada lesi pada susunan molekul, apabila

tidak dapat diatasi, dan terjadi sebelum replikasi maka akan terjadi mutasi. Radikal

oksigen dapat menyerang DNA jika terbentuk disekitar DNA seperti pada radiasi

biologis.7

G. Pertahanan sel terhadap radikal bebas

Sifat reaktif yang tersebar dari sistem pembentukan radikal dalam sel menyebabkan

evolusi mekanisme pertahanan terhadap efek perusakan suatu bahan teroksidasi kuat.

14

Gambar dibawah ini menunjukkan aktifitas enzim intraseluler tersebut. SOD

(superoksida dismutase dan katalase) mengkatalisasi dismutasi dari superoksida dan

hidrogen peroksida. GSH (glutation) peroksidase mereduksi peroksida hidrogen dan

organik menjadi air dan alkohol.

GSH S-transferase melakukan pemindahan residu glutation menjadi metabolit

elektrofilik reaktif dari xenobiotic.

Produksi glutation teroksidasi (GSSG) direduksi secara cepat oleh reaksi yang

menggunakan NADPH yang dihasilkan dari berbagai sistem intraseluler, diantaranya

hexose-

monophosphate shunt. Berbagai isoenzim organel spesifik dari dismutase superoksida

juga ditemukan. SOD Zn, Cu merupakan sitoplasmik, sedangkan enzim Zn, Mn

mitokondrial. Isoenzim ini tidak ditemukan dalam cairan ekstraseluler.

Gambar 3. Enzim-enzim pertahanan antioksidan

Beberapa bahan tereduksi (tabel 2) juga bekerja sebagai antioksidan, reduksi kelompok

radikal aktif seperti radikal peroksi dan hidroksi menjadi bentuk yang kurang reaktif

misalnya air. Seperti halnya pembangkitan kembali oksigen singlet. Penggabungan

tersebut juga mengakhiri reaksi radikal berantai.

15

Pertahanan antioksidan kimiawi bagai pedang bermata dua. Pertama, saat bahan tereduksi

menjadi radikal maka derivat radikalnya juga terbentuk. Sehingga, jika suatu radikal

sangat tidak stabil, reaksi radikal berantai mungkin akan berlanjut. Kedua, bahan

tereduksi dapat mereduksi oksigen menjadi superoksida atau peroksida merupakan

radikal hidroksil dalam reaksi auto-oksidasi. Ascorbat dan asam urat dapat berfungsi

sebagai anti oksidan, ikut serta secara langsung dalam auto-oksidasi, baik melalui reduksi

aktifator oksigen lain seperti rangkaian logam transisi atau quinone, atau bertindak

sebagai kofaktor enzim.

Proses tersebut dapat melibatkan kemampuan askorbat untuk depolimerisasi DNA,

hambatan Na+/K+ ATPase otak, potensiasi toksisitas paraquat, dan sebagai mediator

peroksidasi lemak. Juga mempunyai kontribusi kelainan patofisiologi dari metabolisme

purin. Sifat yang sesungguhnya campuran pro atau antioksidan untuk bahan pereduksi

khusus adalah integrasi kompleks dari beberapa faktor. Pada kasus zat pembersih radikal

hidroksil, produk dari interaksi radikal dengan antioksidan umumnya kurang reaktif

dibanding radikal hidroksil. Radikal yang terbentuk tersebut cukup stabil dan dalam

konsentrasi cukup tinggi namun dapat terjadi mekanisme seperti pada glutation dan

superoksida. pH sangat mempengaruhi reduksi langsung oksigen menjadi superoksida

oleh senyawa sulfidril, sedangkan faktor lokal lainnya seperti konsentrasi molar dari

molekul oksigen juga punya peranan penting.

Oksigen singlet dan bagian triplet molekul yang tereksitasi mungkin disempurnakan

melalui interaksi bersama sistem konjugasi sistem diene seperti yang ditemukan pada

karoten, tokoferol, atau melanin. Seperti antioksidan pereduksi, senyawa tersebut dapat

juga menghasilkan jenis elektron aktif dan mungkin juga penyakit.4

Tabel 2 Antioksidan dan enzim pembersih (scavenging):

Antioksidan

16

Enzim pembersih

17

Glutathione Antioksidan utama didalam dan diluar sel.

Dalam sel 2-10 mM, plasma 5-25 μM

Sulfhydryl Cysteine dan homocysteine

Vitamin C Antioksidan hidrofilik pada ekstraseluler

40-140 μM dalam plasma

Vitamin E Pembersih pada ruang hidrofobik dalam

plasma terikat pada LDL 0.5-1.6 mg/dl

(10-40 μM)

β-carotene 0.055 mg/dl

Uric acid Hasil metabolik adenosin dan xantine.

Antioksidan kuat terhadap radikal

hidroksil (HO●)

Bilirubin

Coenzyme Q 10Antiokasidan hidrofobik terikat pada

albumin 20 μM 0.08 mg/dl

H.

Peran Radikal Bebas Terhadap Membran dan DNA sel

Senyawa radikal bebas merupakan salah satu faktor penyebab kerusakan DNA di

samping penyebab lain seperti virus, Blla kerusakan tidak terlalu parah, masih dapat

diperbaiki oleh sistem perbaikan DNA. Namun, bila sudah menyebabkan rantai DNA

terputus di berbagai tempat, kerusakan ini tidak dapat diperbaiki lagi sehingga

pembelahan sel akan terganggu. Bahkan terjadi perubahan abnormal yang mengenai gen

tertentu dalam tubuh yang dapat menimbulkan penyakit kanker. Kerusakan yang terjadi

pada:

1. Kerusakan membran sel

Komponen terpenting’ membran sel mengandung asam lemak tak jenuh ganda yang

sangat rentan terhadap serangan radikal bebas. Kalau ini terserang struktur dan fungsi

18

SOD

Cu/Zn-SOD

Mn-SOD

Extracelluler SOD (EC-SOD)

Catalase

GSH peroxidase

GSSG reductase

Thioredoxin system

Terdapat pada semua sel mamalia

Sitosol, eritrosit 2300 unit/g Hb

Mitokondria

Plasma dan endotel permukaan, terikat pada heparin

Peroksisum, RBC 153.000 unit/g Hb

Sitosol (75%), mitokondria (25%)

NADPH dependent

Regulasi redok

Binding protein

Albumin

Ceruloplasmin

Transferin

Antioksidan kuat 0.5 mM dalam plasma

Aktifitas feroksidase 15-60 mg/dl plasma

Membersihkan Fe bebas 200-400 mg/dl

Metalothionein Membersihkan logam berat

membran akan berubah yang dalam keadaan ekstrem akhirnya mematikan sel-sel pada

jaringan tubuh.

2. Kerusakan protein

Terjadinya kerusakan protein akibat serangan radikal bebas ini termasuk oksidasi

protein yang mengakibatkan kerusakan jaringan tempat protein itu berada. Contohnya

kerusakan protein pada lensa mata yang mengakibatkan katarak.

3. Kerusakan lipid peraksida

Ini terjadi bila asam lemak tak jenuh terserang radikal bebas. Dalam tubuh kita, reaksi

antar zat gizi tersebut dengan radikal bebas akan menghasilkan peroksidasi yang

selanjutnya dapat menyebabkan kerusakan sel, yang dianggap salah satu penyebab

terjadinya berbagai penyakit degeneratif.

4. Proses penuaan

Umumnya, semua sel jaringan organ dapat menangkal serangan radikal bebas karena

di dalamnya terdapat sejenis enzim khuSUS yang mampu melawan. Namun, karena

manusia secara alami mengalami degradasi seiring dengan peningkatan usia akibat

radikal bebas itu sendiri, otomatis pemusnahannya tidak pernah mencapai 100% meski

secara teori dapat dipunahkan oleh berbagai antioksidan. Belum lagi adanya

rangsangan untuk membentuk radikal bebas yang berasal dari lingkungan sekitar.

Karena itu, secara perlahan-Iahan tapi pasti, terjadi kerusakan jaringan oleh radikal

bebas yang tidak terpunahkan.

Kerusakan jaringan secara pelan ini merupakan proses terjadinya ketuaan, seperti

kehilangan elastisitas jaringan kolagen dan otot sehingga kulit tampak keriput,

terjadinya lipofuchsin atau bintik-bintik pigmen kecoklatan di kulit yang merupakan

timbunan sisa pembakaran dalam sel. Bagi anda yang ingin awet muda tentu perlu

banyak mengkonsumsi zat gizi yang meminimalkan efek radikal bebas ini.

5. Dapat menimbulkan autoimun

Dalam keadaan normal, antibodi hanya terbentuk bila ada antigen yang masuk dalam

tubuh. Autoimun adalah terbentuknya antibodi terhadap suatu sel tubuh biasa dan hal

ini dapat merusak jaringan tubuh dan sangat berbahaya.

I. Penyakit yang ditimbulkan oleh Radikal bebas

Kerja kandungan kimia tersebut dalam tubuh manusia adalah mencuri elektron yang ada

pada molekul lain dalam tubuh. Beberapa komponen tubuh yang rentan terhadap

serangan radikal bebas antara lain, sel-sel penyusun DNA, membran sel, protein, lipid

peroksida, Pencurian ini jika berhasil akan merusak sel dan DNA tersebut. Karna apabila

19

kandungan dari radikal bebas banyak yang masuk kedalam tubuh, maka akan banyak pula

sel dalam tubuh yang rusak. Hasil penelitian diketahui bahwa radikal bebas merupakan

penyebab utama berbagai keadaan patologis seperti penyakit liver, jantung koroner,

kanker, diabetes, katarak, penyakit hati, dan berbagai proses penuaan dini.

BAB III

PENUTUP

Demikian yang dapat kami paparkan mengenai materi yang menjadi pokok bahasan dalam

makalah ini, tentunya masih banyak kekurangan dan kelemahannya, kerena terbatasnya

pengetahuan dan kurangnya rujukan atau referensi yang ada hubungannya dengan judul

makalah ini.

Penulis banyak berharap para pembaca yang budiman dusi memberikan kritik dan saran yang

membangun kepada penulis demi sempurnanya makalah ini dan dan penulisan makalah di

20

kesempatan-kesempatan berikutnya. Semoga makalah ini berguna bagi penulis pada

khususnya juga para pembaca.

REFRENSI

Majalah jurnal kedokteran Indonesia tahun 2008, 2009

21