perbandingan glukokortikoid dan ovariektomi dalam...

PERBANDINGAN GLUKOKORTIKOID DAN OVARIEKTOMI

DALAM MENGINDUKSI OSTEOPOROSIS PADA KELINCI

SEBAGAI MODEL HEWAN OSTEOPOROSIS

COMPARISON OF GLUCOCORTICOID AND OVARIECTOMY IN

INDUCING OSTEOPOROSIS IN RABBITS

AS EXPERIMENTAL MODEL OF OSTEOPOROSIS

MUHAMMAD PHETRUS JOHAN

KONSENTRASI PENDIDIKAN DOKTER SPESIALIS TERPADU

PROGRAM STUDI BIOMEDIK PASCASARJANA

UNIVERSITAS HASANUDDIN

MAKASSAR

2013

PERBANDINGAN GLUKOKORTIKOID DAN OVARIEKTOMI

DALAM MENGINDUKSI OSTEOPOROSIS PADA KELINCI

SEBAGAI MODEL HEWAN OSTEOPOROSIS

Tesis

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar Magister

Program Studi Biomedik

Disusun dan Diajukan Oleh

MUHAMMAD PHETRUS JOHAN

Kepada

KONSENTRASI PENDIDIKAN DOKTER SPESIALIS TERPADU

PROGRAM STUDI BIOMEDIK PASCASARJANA

UNIVERSITAS HASANUDDIN

MAKASSAR

2013

PERNYATAAN KEASLIAN TESIS

Yang bertanda tangan dibawah ini :

Nama : Muhammad Phetrus Johan

No.Stambuk : P1507208095

Program Studi : Biomedik

Konsentasi : Combined Degree PPDS Orthopedi dan Traumatologi

Menyatakan dengan sebenarnya bahwa tesis yang saya tulis ini benar-benar

merupakan hasil karya saya sendiri, bukan merupakan pengambilalihan tulisan atau

pemikiran orang lain. Apabila di kemudian hari terbukti atau dapat dibuktikan bahwa

sebagian atau keseluruhan tesis ini hasil karya orang lain, saya bersedia menerima

sanksi atas perbuatan tersebut.

Makassar, Agustus 2013

Yang menyatakan,

Muhammad Phetrus Johan

PRAKATA

Segala puji dan syukur saya panjatkan kehadirat Allah SWT atas semua

anugerah dan rahmat-Nya, sehingga saya dapat menyelesaikan karya akhir berupa

Tesis ini dengan baik.

Tesis dengan judul “Perbandingan Glukokortikoid dan Ovariektomi Dalam

Menginduksi Osteoporosis Pada Kelinci sebagai Model Hewan Osteoporosis” ini

disusun sebagai salah satu syarat dan merupakan karya akhir dalam menyelesaikan

pendidikan pada Program Pendidikan Dokter Spesialis (PPDS) I Bagian Ortopedi

dan Traumatologi, dan Program Pendidikan Dokter Spesialis Terpadu (Combined

Degree) Fakultas Kedokteran Universitas Hasanuddin, Makassar.

Saya menyadari bahwa penulisan karya akhir ini jauh dari kesempurnaan, baik

isi maupun bahasanya, sehingga kritik yang membangun diharapkan untuk perbaikan

selanjutnya.

Pada kesempatan ini, perkenankan saya menyampaikan rasa hormat dan terimakasih

saya kepada :

1. Prof. Dr. dr. Idrus A. Paturusi, Sp.B, Sp.OT Rektor Universitas Hasanuddin,

Prof. dr. Irawan Yusuf, Ph.D, Dekan Fakultas Kedokteran Universitas

Hasanuddin, Prof. Dr. dr. H. Dasril Daud, Sp.A(K) Ketua Konsentrasi

Program Pendidikan Dokter Spesialis Terpadu (Combined Degree)

Universitas Hasanuddin, atas kesempatan yang diberikan kepada saya untuk

dapat mengikuti Program Pendidikan Dokter Spesialis (PPDS) I dan

Program Pendidikan Dokter Spesialis Terpadu (Combined Degree) Fakultas

Kedokteran Universitas Hasanuddin, dalam bidang Ortopedi dan

Traumatologi.

2. Prof. Dr. dr. Idrus A. Paturusi, Sp.B, Sp.OT Ketua Bagian Ortopedi dan

Traumatologi Fakultas Kedokteran Universitas Hasanuddin, Prof. Dr. dr. H.

R. Agung Saifullah, Sp.B, Sp.OT Ketua Program Studi Ortopedi dan

Traumatologi, serta seluruh Staf Bagian Ortopedi dan Traumatologi atas

kesediaan untuk menerima, mendidik, membimbing dan memberi nasehat

yang sangat berharga kepada saya, selama mengikuti pendidikan ini.

3. Prof. Dr. Ir. Mursalim, Direktur Program Pascasarjana Universitas

Hasanuddin, Prof. dr. Rosdiana Natzir, Ph.D Ketua Program Studi Biomedik

Program Pascasarjana Universitas Hasanuddin, atas kesempatan yang

diberikan selama pendidikan ini.

4. dr. Henry Yurianto, M.Phil, Ph.D, Sp.OT, dr. M. Ruksal Saleh, Ph.D, Sp.OT,

dr. Wilhelmus Supriyadi, Sp.OT selaku pembimbing yang telah meluangkan

begitu banyak waktu yang sangat berharga untuk membimbing saya mulai

dari perencanaan, pembuatan proposal hingga selesainya penulisan karya

akhir ini.

5. Dr. dr. Burhanuddin Bahar, MS atas segala bimbingan dan saran dalam

pengolahan data dan penyelesaian karya akhir ini.

6. Teman-teman sejawat, Program Pendidikan Dokter Spesialis (PPDS) I

Bagian Ortopedi dan Traumatologi, Fakultas Kedokteran Universitas

Hasanuddin, teman Fakultas Kedokteran Hewan, drh Faqi dkk, atas bantuan

dan kerjasamanya selama ini.

7. Para staf pegawai Bagian Ortopedi dan Traumatologi Fakultas Kedokteran

Universitas Hasanuddin, Arham S.Kom, Hardis, dan Pak Syam.

8. Para staf pegawai di Program Pendidikan Dokter Spesialis Terpadu

(Combined Degree) Ibu Mirna, Pak Jamal, Pak Yusril, dan Pak Anto yang

telah sabar memberikan pelayanan administratif kepada saya selama

mengikuti pendidikan ini.

9. Kepada kedua orang tua tercinta saya, Johan Thios dan Cherlin Loren, yang

dengan tulus dan ikhlas membantu, membimbing, mendidik, dan senantiasa

mendoakan demi kebaikan dan kelancaran pendidikan saya.

10. Akhirnya yang paling khusus dan spesial kepada istri saya tercinta dr. Amelia

Abdullah yang dengan sabar dan penuh pengertian membantu, mengingatkan

dan mendukung saya dalam segala hal, selalu menjadi penyemangat saya

selama mengikuti pendidikan ini sehingga saya dapat menyelesaikan

pendidikan ini dengan baik.

Akhir kata, semoga karya akhir ini dapat bermanfaat bagi pengembangan ilmu

kedokteran khususnya di bidang ortopedi dan traumatologi dan dapat diaplikasikan

dalam pemberian pelayanan yang lebih berkualitas kepada pasien sesuai dengan

nilai-nilai profesionalisme.

Semoga kita senantiasa mendapat petunjuk dan perlindungan dari Allah SWT.

Makassar, Agustus 2013

Muhammad Phetrus Johan

ABSTRAK

JOHAN MUHAMMD PHETRUS. Perbandingan Glukokortikoid dan Ovariektomi dalam Menginduksi Osteoporosis pada Kelinci Sebagai Model Hewan Osteoporosis (dibimbing oleh Yurianto Henry dan Saleh Ruksal)

Model penelitian osteoporosis pada kelinci berguna untuk mempelajari aktifitas metabolisme karena kelinci memiliki pembentukan sistem haversian yang aktif dan mencapai maturitas tulang yang cepat. Model osteoporosis pada kelinci dapat dibuat dengan 2 metode (pembedahan/ovariektomi dan obat/methylprednisolone). Penelitian ini bertujuan untuk membuat model osteoporosis pada kelinci dalam waktu yang relative singkat dengan intervensi obat methylprednisolone dosis sedang (1,5mg/kg/hari). Desain penelitian adalah Experimental Study, pada 32 ekor kelinci betina, Lepus negricollis, usia 32-36 minggu, dilakukan di laboratorium hewan Unhas, dari bulan Maret hingga Juni 2013. Subyek dibagi secara acak menjadi 3 kelompok; kelompok ovariektomi bilateral, kelompok methylprednisolone 1,5mg/kg/hari dan kelompok control dimana akan dievaluasi unsur mekanik dari lumbar vertebra dengan mesin tes kompresi (beban maksimum akan direkam). Hasil penelitian menunjukkan bahwa terdapat data penurunan yang signifikan secara statistik dengan uji kruskal wallis, pada beban maksimum dari kelompok Methylprednisolone yaitu penurunan sebanyak 55,95% (p≤0,05) dibandingkan kelompok control dan penurunan sebanyak 50,56% (p≤0,05) dibandingkan kelompok ovariektomi pada minggu ke-4. Kategori kemampuan mekanik dari kelompok ovariektomi tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan secara statistik dibandingkan dengan kelompok control (p>0,05) dari minggu ke-4 hingga minggu ke-10. Penelitian ini menerangkan bahwa osteoporosis dapat diinduksi secara eksperimental pada kelinci dengan perlakuan pemberian obat Methylprednisolone dosis sedang dalam waktu yang singkat (4 minggu). Kata Kunci : Osteoporosis, Methylprednisolone, Ovariektomi

ABSTRACT

JOHAN MUHAMMAD PHETRUS. Comparison of Glucocorticoid dan Ovariectomy in Inducing Osteoporosis in Rabbits as Experimental Model of Osteoporosis (supervised by Yurianto Henry and Saleh Ruksal) Experimental models of osteoporosis in rabbits were useful to investigate metabolic agents because rabbits had an active Haversian remodeling and achieve skeletal maturity quickly. Osteoporosis model in rabbits could be provided in two methods (surgical/ovariectomy and pharmaceutical/methylprednisolone). This study aimed to provide an experimental model of osteoporosis in rabbits in a short period of time by pharmaceutical intervention with methylprednisolone moderate dose (1.5mg/kg/day). Study design was experimental study, 32 rabbits, Lepus negricollis, 32-36 weeks in age, held in Unhas animal laboratory, from March to June 2013. Subjects were divided randomly into three groups: bilateral ovariectomy group, methylprednisolone group, and control group which would be evaluated mechanically at the lumbar vertebra with compression testing machine (maximum load will be recorded). The result showed there were a statistically (kruskal wallis test) significant reduction in maximum load of the MP group that was reduced by 55.95% (p ≤ 0.05) compare to the Control group and was reduced by 50.56 % (p ≤ 0.05) compare to the OVX group at 4th weeks. The mechanical properties of the OVX group was not statistically significantly different from those in the Control group (p > 0.05) from the 4th weeks to 10th weeks. This study determined that osteoporosis can be induced experimentally in rabbits through a Methylprednisolone intervention moderate dose iin a short period of time (4 weeks). Keywords : Osteoporosis, Methylprednisolone, Ovariectomi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .........................................................................................

LEMBAR PENGAJUAN ..................................................................................

LEMBAR PENGESAHAN ...............................................................................

PERNYATAAN KEASLIAN TESIS ................................................................

PRAKATA ........................................................................................................

ABSTRAK ........................................................................................................

ABSTRACT ......................................................................................................

DAFTAR ISI .....................................................................................................

DAFTAR TABEL .............................................................................................

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................

DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................

BAB I PENDAHULUAN ...........................................................................

A. Latar Belakang Penelitian.........................................................

B. Rumusan Masalah ...................................................................

C. Tujuan Penelitian ....................................................................

D. Kegunaan Penelitian ...............................................................

BAB II TINJAUAN PUSTAKA,KERANGKA PEMIKIRAN, HIPOTESIS

A. Densitas Mineral Tulang ........................................................

B. Klasifikasi Osteoporosis..........................................................

1. Osteoporosis Akibat Defisiensi Estrogen ........................

2. Osteoporosis Akibat Glukokortikoid ...............................

i

ii

iii

iv

v

viii

ix

x

xiii

xiv

xv

1

1

3

3

4

5

6

7

8

10

C. Model Hewan Osteoporosis .....................................................

D. Teori Pengujian Kompresi Material ........................................

E. Kerangka Pemikiran .................................................................

F. Hipotesis ..................................................................................

BAB III BAHAN / OBJEK DAN METODE PENELITIAN ......................

A. Bahan / Objek Penelitian ..........................................................

1. Populasi .............................................................................

2. Sampel Penelitian ..............................................................

3. Besaran Sampel .................................................................

4. Kriteria Inklusi dan Eksklusi .............................................

4.1.Kriteria Inklusi ...........................................................

4.2.Kriteria Eksklusi ........................................................

B. Metode Penelitian ....................................................................

1. Desain Penelitian ..............................................................

2. Tempat dan Waktu Penelitian ...........................................

3. Variabel Penelitian ............................................................

4. Definisi Operasional ..........................................................

5. Cara Kerja ..........................................................................

5.1.Pemilihan dan Perawatan Sampel ...............................

5.2.Perlakuan Terhadap Sampel .......................................

5.3.Pengujian Mekanik Kompresi Tulang .......................

6. Alat dan Bahan .................................................................

6.1. Obat ............................................................................

13

14

17

18

19

19

19

19

19

20

20

20

20

20

21

21

21

22

22

23

29

31

31

6.2. Alat dan Bahan Operasi ................................................

6.3.Alat dan Bahan Pengujian Mekanik Kompresi Tulang

7. Alur Penelitian .......................................................................

7.1.Analisis Statistik .............................................................

7.2.Aspek Etik Penelitian .....................................................

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN .................................

A. Hasil Penelitian .............................................................................

B. Pembahasan ..................................................................................

BAB V PENUTUP ..........................................................................................

A. Kesimpulan ...................................................................................

B. Saran ............................................................................................

DAFTAR PUSTAKA .........................................................................................

32

32

33

34

34

35

35

38

42

42

42

43

LAMPIRAN ...................................................................................................... 48

DAFTAR TABEL

Tabel 1 Risiko Fraktur Terkait Glukokortikoid dan Pasien 11

Tabel 2 Pembagian Kelompok Penelitian Berdasarkan Jenis Perlakuan dan Waktu

Sakrifasi 22

Tabel 3 Jenis Perlakuan Terhadap Masing-masing Kelompok Sampel 24

Tabel 4 Perbandingan Nilai rata-rata (Newton) dan Standar Deviasi Beban Kompresi

Maksimum yang Bisa Ditahan Oleh Tiap Perlakuan Pada Minggu ke-4 35







DAFTAR GAMBAR

Gambar 1 Grafik Uji Kompresi Material 15

Gambar 2 Organ Dalam Kelinci. Tampak Kiri. Diafragma, Mesenterium,

dan Omentum yang telah dikeluarkan 27

Gambar 3 Organ Dalam Kelinci. Tampak Kanan. Diafragma, Mesenterium,

dan Omentum telah dikeluarkan 28

Gambar 4 Tulang pada Kelinci 29

Gambar 5 Mesin Tes Kompresi Mekanik 31

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Alat, bahan dan hasil penelitian 47

Kandang kelinci 47

Alat dan bahan ovariektomi 47

Pembedahan ovariektomi 48

Mesin tes kompresi mekanik 48

Model tulang kelinci sebelum kompresi mekanik 49

Model tulang kelinci sesudah kompresi mekanik 49

Lampiran 2 Tabulasi data 50

Lampiran 3 Analisa statistik 54

Lampiran 4 Keterangan Kelayakan Etik (Ethical Clearance) 55

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Penelitian

Osteoporosis adalah suatu penyakit yang ditandai dengan berkurangnya massa

tulang dan adanya perubahan mikro-arsitektur jaringan tulang yang berakibat

menurunnya kekuatan tulang dan meningkatnya kerapuhan tulang, sehingga tulang

mudah patah (WHO, 1994).

Osteoporosis dapat dijumpai tersebar di seluruh dunia dan sampai saat ini masih

merupakan masalah dalam kesehatan masyarakat terutama di negara berkembang.

Beberapa fakta seputar penyakit osteoporosis yang dapat meningkatkan kesadaran

akan ancaman osteoporosis berdasar studi di Indonesia adalah prevalensi

osteoporosis tahun 2007 mencapai 28,8% untuk pria dan 32,3% untuk wanita. Angka

ini didukung oleh data Puslitbang Gizi Depkes pada tahun 2006 bahwa dua dari lima

orang Indonesia memiliki risiko terkena penyakit osteoporosis (PEROSI, 2009;

Prihartini S, 2009).

Akibat yang muncul dari osteoporosis ini menimbulkan masalah pada bidang

kesehatan (beratnya konsekuensi fraktur) maupun pada bidang sosial ekonomi.

Beberapa obat telah digunakan secara resmi untuk pencegahan osteoporosis namun

masih belum memuaskan bahkan resiko fraktur patologis masih terjadi dengan

penggunaan lama obat tersebut (Shane E, et al., 2010). Oleh karena itu penulis

bermaksud untuk melakukan penelitian yang berkesinambungan mengenai

osteoporosis dimana akan dimulai dengan penelitian untuk membuat model hewan

osteoporosis yang relevan dengan tulang manusia dan efisien serta efektif dalam

pembuatan model hewan tersebut.

Model hewan osteoporosis pada kelinci telah dilakukan oleh beberapa peneliti

lainnya dengan perlakuan ovariektomi dan penggunaan obat dalam hal ini

kortikosteroid (Baofeng L, et al., 2010). Seperti yang kita ketahui, kelinci adalah

hewan yang sangat irritabel (mudah untuk depresi, sakit dan mati). Semakin lama

waktu yg dibutuhkan dan semakin agresif perlakuan untuk menyiapkan model hewan

kelinci yang osteoporosis, maka kemungkinan kelinci yang mati akan lebih banyak

dengan sifatnya yang irritabel, belum ditambahkan dengan waktu penelitian

kelanjutannya (meneliti obat osteoporosis). Oleh karena itu peneliti bermaksud untuk

membuat model kelinci osteoporosis dengan waktu yg lebih singkat dan dengan

perlakuan yang kurang agresif (tanpa pembedahan ovariektomi) dalam hal ini dengan

menggunakan obat kortikosteroid dosis (1,5 mg/kg/hari, dosis toksik 2 mg/kg/hari)

(Bishop et al., 1996). Disamping itu peneliti juga berkeinginan untuk membuktikan

perlakuan ovariektomi, apa benar terdapat perbedaan yang signifikan dengan

perlakuan obat kortikosteroid (belum terinduksi osteoporosis setelah 10 minggu

pasca perlakuan) dalam membuat model hewan osteoporosis (Baofeng L, et al.,

2010).

B. Rumusan Masalah

1) Apakah mungkin untuk membuat model hewan osteoporosis dengan

perlakuan obat kortikosteroid 1,5 mg/kg/hari dalam waktu yang relatif

singkat (kurang dari 8 minggu).

2) Apakah terdapat perbedaan yang signifikan dalam kerapuhan tulang

(fragilitas/porositas) antara perlakuan obat (kortikosteroid 1,5 mg/kg/hari)

dan perlakuan pembedahan (ovariektomi) dalam membuat model hewan

osteoporosis pada kelinci.

C. Tujuan Penelitian

1. Tujuan Umum :

Untuk menilai perbandingan perlakuan pembedahan ovariektomi dan obat

kortikosteroid pada pembuatan model kelinci osteoporosis secara tes

kompresi mekanik

2. Tujuan Khusus :

1) Untuk menilai perlakuan obat kortikosteroid pada pembuatan model

kelinci osteoporosis secara tes kompresi mekanik.

2) Untuk menilai perlakuan pembedahan ovariektomi pada pembuatan

model kelinci osteoporosis secara tes kompresi mekanik.

D. Kegunaan Penelitian

1. Kegunaan Teoritis

Untuk mendapatkan informasi ilmiah (evidence based) mengenai efek

perlakuan obat kortikosteroid dosis 1,5 mg/kg/hari dan perlakuan

pembedahan ovariektomi dalam membuat model hewan kelinci osteoporosis

2. Kegunaan Praktis

1) Sebagai acuan dan atau pertimbangan dalam pembuatan model hewan

osteoporosis

2) Sebagai acuan data untuk penelitian selanjutnya yang berhubungan

dengan osteoporosis serta bermanfaat bagi perkembangan ilmu

kedokteran secara umum maupun ilmu ortopedi secara khusus.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA, KERANGKA PEMIKIRAN DAN HIPOTESIS

Masalah usia lanjut dan osteoporosis semakin menjadi perhatian dunia, termasuk

Indonesia. Hal ini dilatarbelakangi oleh meningkatnya usia harapan hidup. Keadaan

ini menyebabkan peningkatan penyakit menua yang menyertainya, antara lain

osteoporosis (keropos tulang).

Osteoporosis merupakan suatu penyakit metabolik tulang yang ditandai oleh

menurunnya massa tulang, oleh karena berkurangnya matriks dan mineral tulang

disertai dengan kerusakan mikro arsitektur dan jaringan tulang, dengan akibat

menurunnya kekuatan tulang, sehingga terjadi kecenderungan tulang mudah patah

(WHO, 1994).

Istilah osteoporosis memasuki terminology kedokteran pertama kali abad 19 di

Perancis dan Jerman. Istilah tersebut mendeskripsikan porositas penampakan

histologist tulang manusia lanjut usia. Sebelumnya, publikasi dari Sir Astley Cooper

meyakinkan bahwa fraktur tipe tertentu terjadi akibat penurunan massa atau kualitas

tulang terkait usia. Beliau juga mendeskripsikan epidemiologis original dari fraktur

ini, meliputi: angka insidensinya meningkat sesuai peningkatan usia; angka

kejadiannya lebih tinggi pada wanita dibandingkan pria; dan fraktur yang terjadi

berhubungan dengan trauma yang derajatnya hanya moderat pada tulang yang

banyak mengandung trabekular. Fraktur tulang berikut merupakan tanda dari fraktur

tipe tersebut yakni femur proksimal, radius distal, dan vertebra. Meskipun demikian

fraktur di lokasi lain, yakni pelvis, proksimal humerus, dan proksimal tibia juga

menunjukkan pola yang mirip (Holroyd C, et al., 2008).

Osteoporosis dipertimbangkan sebagai “silent disease” yang asimptomatik

sampai terjadi fraktur. Sekitar 1,5 juta insidensi fraktur setiap tahun berasal dari

osteoporosis (Gass M, et al., 2006). Menurut data “White Paper” yang dikeluarkan

oleh Perhimpunan Osteoporosis Indonesia (PEROSI), prevalensi osteoporosis tahun

2007 mencapai 28,8% untuk pria dan 32,3% untuk wanita. Angka ini juga didukung

hasil analisis data risiko osteoporosis oleh Puslitbang Gizi Depkes bekerja sama

dengan Fonterra Brands Indonesia yang dipublikasi tahun 2006 bahwa 2 dari 5 orang

Indonesia memiliki risiko osteoporosis (PEROSI, 2009) .

Osteoporosis merupakan masalah besar pada perawatan kesehatan karena

beratnya konsekuensi fraktur pada pasien dan sistem perawatan kesehatan. Selain itu

juga memiliki impliaksi yang penting pada keadaan sosial ekonomi. Di Amerika dari

300.000 kasus fraktur osteoporosis pada tahun 1991 dibutuhkan dana $5 milyar

(Consensus Development Conference, 1993). Dan diperkirakan akan membutuhkan

dana mencapai $30-40 milyar pada tahun 2020 (WHO, 1994).

A. Densitas mineral tulang

Risiko terjatuh dan akibat kecelakaan (trauma) sulit untuk diukur dan

diperkirakan. Definisi WHO mengenai osteoporosis menjelaskan hanya spesifik pada

tulang yang merupakan risiko terjadinya fraktur. Ini dipengaruhi oleh densitas tulang.

Kelompok kerja WHO menggunakan teknik ini untuk melakukan penggolongan

(Consensus Development Conference, 1993) :

1) Normal : densitas tulang kurang dari 1 standar deviasi dibawah rata-rata wanita

muda normal (T>-1)

2) Osteopenia : densitas tulang antara 1 standar deviasi dan 2,5 standar deviasi

dibawah rata-rata wanita muda normal (-2,5

1. Osteoporosis Akibat Defiensi Estrogen

Osteoporosis paling sering mempengaruhi wanita pascamenopause

sehingga menempatkannyan menjadi resiko signifikan untuk menderita fraktur.

Hilangnya hormon seks pada wanita pasca menopause memicu akselerasi

turnover tulang yakni dominasi resorbsi tulang yang melebihi formasi tulang.

Selanjutnya, keseimbangan negatif kalsium akan mendukung hilangnya unsur

tulang, meningkatkan fragilitas tulang dan menjadi resiko terjadinya fraktur

(Karsdal et al., 2003).

Wanita akan mengalami 2 fase kehilangan tulang terkait usia. Fase

pertama terjadi pada menopause, dominan pada tulang trabekular disebabkan

oleh defisiensi estrogen. Hal ini berakibat peningkatan disproporsi resorpsi

tulang dibandingkan formasi. Apabila fase ini mencapai puncaknya setelah 4-8

tahun, fase kedua akan dimulai. Fase kedua sifatnya menetap, kehilangan

tulang secara perlahan pada tulang kortikal dan trabekular, dan utamanya

mengakibatkan penurunan formasi tulang. Pria hanya mengalami fase lambat

dalam kehilangan tulang, yang diyakini akibat penurunan kadar testosterone

dan estrogen bioavailabel sebagai konsekuensi peningkatan sex-hormone-

binding globulin (ShBG). Penurunan kadar estrogen bertanggung jawab

terhadap peningkatan resorpsi dan penurunan testosteron berperan terhadap

penurunan formasi tulang (Lemer, 2006) .

Searah dengan kenyataan bahwa hilangnya steroid seks meningkatkan

remodeling tulang, sebagai tambahan terhadap up-regulasi osteoklastogenesis,

kehilangan steroid seks juga meningkatkan jumlah progenitor di sumsum

tulang. Perubahan ini berhubungan dengan peningkatan formasi tulang dan

paralel dengan peningkatan osteoklastogenesis dan resorpsi tulang (Manoglass,

2000).

Peningkatan remodeling, yang dihasilkan oleh up-regulasi

osteoblastogenesis dan osteoklastogenesis, secara langsung mampu memicu

percepatan kehilangan mineral tulang akibat resorpsi yang lebih cepat

dibandingkan formasi tulang. Selain peningkatan remodeling tulang,

kehilangan estrogen juga memicu abnormalitas kualitatif, yakni erosi osteoklas

yang lebih dalam dibandingkan kavitas normal. Dalamnya erosi dapat

diterangkan bahwa estrogen beraksi pada osteoklas matur berupa dukungan

terhadap apoptosis sehingga defisiensi estrogen menyebabkan perpanjangan

daya kerja osteoklas. Estrogen memicu apoptosis osteoklas dua sampai tiga

kali lipat pada in vitro dan in vivo yang efeknya diperantarai oleh TGF-beta.

Secara langsung berkebalikan dengan efek tersebut, estrogen berperan sebagai

antiapoptosis pada osteoblas dan osteosit, sehingga defisiensi estrogen atau

androgen akan memperpendek daya osteoblas dan osteosit. Perpanjangan kerja

sel resorpsi tulang dan secara simultan terjadi pemendekan kerja sel pembentuk

tulang dapat menerangkan keseimbangan antara resorpsi dan formasi tulang

yang terjadi setelah kehilangan steroid seks (Manoglass, 2000).

Disimpulkan bahwa peningkatan remodeling tulang akibat defisiensi

estrogen disebabkan oleh peningkatan produksi osteoblas dan osteoklas, dan

ketidakseimbangan antara resorpsi dan formasi tulang. Hal ini disebabkan oleh

perpanjangan daya hidup osteoklas dan pemendekan daya hidup osteoblas.

Selain itu penundaan apoptosis osteoklas nampaknya bertanggung jawab

terhadap dalamnya kavitas resorpsi dan perforasi trabekular terkait defisiensi

estrogen (Manoglass, 2000).

Selanjutnya, penemuan pathway RANKL/RANK/OPG menyediakan

mekanisme baru dalam pathogenesis kehilangan tulang yang diiringi oleh

kehilangan estrogen. Resorpsi tulang akhirnya diperintah oleh keseimbangan

relatif OPG dan RANKL pada model sel kultur dan pada manusia yang

cenderung untuk menekan resorpsi tulang. Estrogen merangsang produksi OPG

pada kultur osteoblas atau sel stroma dan terapi estrogen meningkatkan kadar

OPG serum pada pria usia lanjut. Kehilangan estrogen pada wanita pasca

menopause berhubungan dengan peningkatan protein RANKL yang

diekspresikan oleh sel sumsum tulang, dan suplementasi estrogen mencegah

peningkatan ini (Omnisky MS, et al., 2008).

2. Osteoporosis akibat Glukokortikoid

Glukokortikoid menempati peringkat ketiga sebagai faktor risiko

osteoporosis dibawa pascamenopause dan kehilangan tulang akibat penuaan.

Pemakaian glukokortikoid akan memicu kehilangan BMD sebesar 6,4 % pada

6 bulan pemakaian pertama. Dosis prednisone oral 2,5-7,5 mg/hari

berhubungan dengan resiko relatif fraktur hip 1,77 dan fraktur vertebra 2,59.

Dosis lebih dari 7,5 mg/hari berhubungan degan risiko fraktur hip 2,27 dan

fraktur vertebra 5,18. Peningkatan resiko fraktur terlihat pada tiga bulan

pertama sejak terapi dimulai. Risiko fraktur lebih terkait dengan pemakaian

dosis harian dibandingkan dosis kumulatif. Riwayat pemakain glukokortikoid

juga berhubungan dengan peningkatan resiko fraktur dibandingkan tanpa

riwayat pemakaian. Pemutusan terapi glukokortikoid juga berhubungan dengan

penurunan risiko fraktur (Khan AA, et al., 2006).

Tabel 1. Risiko fraktur terkait glukokortikoid dan pasien

Drug related risk factors Patient Related risk factors

Dose

Mode of administration

Duration

Age

Gender

Fragility fracture after age 40

Menopausal status

Underlying illness

Baseline bone mineral

density

Other risk

Gambaran histologi cardinal pada osteoporosis akibat glukokortikoid

adalah penurunan kecepatan pembentukan tulang, penurunan ketebalan

trabekula (indikasi kuat terhadap hasil kerja osteoblast), dan kematian insitu

dari bagian tulang. Penururnan pembentukan tulang dan osteonekrosis dapat

dijelaskan melalui bukti bahwa kelebihan glukokortikoid mempunyai efek

supresi terhadap osteoblastogenesis di sumsum tulang dan juga mendukung

apoptosis osteoblas dan osteosit (Manoglass, 2000).

Pada mencit yang diberikan glukokortikoid selama 4 minggu (waktu yang

ekuivalen 3-4 tahun pada manusia) menyebabkan penurunan BMD yang

berhubungan dengan penurunan jumlah osteoblast, osteoklas, progenitor di

sumsum tulang dan penuruna dramatis area tulang cancellous dan kedalaman

trabekular dibandingkan placebo. Perubahan ini berhubungan dengan

penurunan area osteoid yang bermakna dan penurunan kecepatan mineralisasi

dan pembentukan tulang. Pemberian glukokortikoid juga menyebabkan

kenaikan apoptosis 3 kali lipat pada vertebra dan menginduksi apoptosis pada

28% osteosit di metaphisis kortikal dari tulang (Manoglass, 2000).

Meskipun terdapat korelasi bermakna antara keparahan kehilangan tulang

dan luasnya penurunan pembentukan tulang, kehilangan tulang juga

disebabkan oleh peningkatan resorpsi tulang di awal. Setelah 7 hari pemberian

glukokortikoid, osteoklastogenesis pada kultur sumsum tulang ex vivo

menurun 50%, sedangkan jumlah osteoklas pada tulang meningkat dua kali

lipat. Hal ini menyakinkan bahwa efek awal kelebihan glukokortikoid adalah

peningkatan daya tahan osteoklas. Glukokortikoid juga menghambat OPG dan

ekspresi RANKL pada osteoblast. Dengan demikian, bukti-bukti tersebut

menyakinkan bahwa fase awal penting pada kehilangan tulang akibat

pemberian glukokortikoid adalah perluasan daya hidup osteoklas yang

diperantarai RANKL (Manoglass, 2000).

C. Model Hewan Osteoporosis

Meskipun model hewan ovariektomi tikus merupakan "standar emas" pada

model hewan eksperimental untuk penelitian postmenopause osteoporosis

(Kalu, 1991;Frost HM, 1992; Lelovas PP, 2008), ia memiliki beberapa

kelemahan, seperti kegagalan untuk mencapai kematangan tulang yang

sebenarnya, kurangnya sistem Haversian, dan rendahnya tingkat remodeling

pada tulang kortikal (Omnisky MS, et al., 2008; Khan AA, et al., 2006).

Kondisi ini membatasi penggunaan tikus untuk penilaian pengobatan baru

untuk osteoporosis, terutama agen pembentuk tulang (bone-forming agent),

yang membutuhkan eksplorasi remodeling tulang trabecular dan kortikal yang

dinamis. Dengan demikian, perlu untuk meneliti model hewan percobaan lain

untuk osteoporosis. Kelinci telah sering digunakan untuk mempelajari kasus

ortopedi (Mori H, 1997; Southard TE, 2000; Cao T, 2004). Kelinci mencapai

maturitas seksual pada umur 20-24 minggu dan mencapai maturitas tulang

pada umur 28-32 minggu, dimana menunjukkan remodeling intra kortikal yang

signifikan dan memiliki waktu pergantian zat tulang yang cepat daripada

hewan pengerat yang lain (Gilsanz V, 1988; Newman E, et al., 1995). Massa

tulang yang paling tinggi tercapai pada umur 32-36 minggu. Resorpsi dan

pembentukan tulang yang teratur telah terbentuk dengan sempurna pada tahap

ini (Gilsanz V, 1988). Ovariektomi dan penyuntikan kortikosteroid adalah

perlakuan utama untuk membuat model osteoporosis pada kelinci (Southard

TE, 2000; Grardel B, et al., 1994; Eberhardt AW, et al., 2001), tetapi induksi

osteoporosis dengan perlakuan tunggal dari metode diatas masih merupakan

controversial. Pada satu penelitian, perlakuan ovariektomi saja selama 10

minggu belum memicu reduksi yang signifikan dari BMD. Hal ini sesuai

dengan hasil penelitian yang dilaporkan sebelumnya (Mori H, 1997; Turner

CH, 2002) dan menyimpulkan bahwa kelinci merupakan model hewan yang

jelek untuk membuat model osteoporosis dengan perlakuan ovariektomi.

Test kompresi vertebra lumbalis disarankan untuk menguji kekuatan

mekanis dari tulang cancellous (Adinoff AD, et al., 1983). Beban maksimum

adalah parameter yang paling sering digunakan untuk menilai kekuatan

mekanis, dan menggambarkan daya maksimal yang bisa ditahan sebelum

hancur. Kerapuhan tulang bisa ditunjukkan melalui kekuatan mekanis,

pergeseran dan absorpsi energy (Turner CH, 2002).

D. Teori pengujian kompresi material

Dari percobaan uji kompresi material diperoleh diagram tegangan-

regangan seperti pada gambar dibawah. Axis (sumbu x) menyatakan

pegurangan tinggi (regangan negatif) dan ordinat (sumbu y) menyatakan

kekuatan beban (tegangan).

Gambar 1. Grafik Uji Kompresi Material

Batas-batas yang penting antara lain :

1) Batas proportional “ P “ ( proportional limit )

Batas proportional adalah batas dimana pengurangan tinggi material uji

sebanding dengan pertambahan tegangan. Pada diagram tegangan regangan

batas proportional merupakan garis lurus yaitu batas dimana besarnya

tegangan sebanding dengan regangan (Hukum Hooke). Tegangan yang

terjadi sampai batas proportional disebut tegangan proportional . Pada

kenyataannya dalam pengujian tarik material, batas elastis dan batas

proportional susah untuk dibedakan (batas ini hampir berimpit), karena

batas proporsional adalah akhir dari garis lurus sedangkan batas elasris

adalah awal dari garis lengkung.

P

E

y

U

B

ε (%)

2) Batas elastisitas “ E “ (elastic limit)

Batas elastis adalah suatu batas apabila tegangan yang bekerja dilepas,

maka benda uji akan kembali ke ukuran semula, perubahan bentuk yang

terjadi disebut perubahan bentuk sementara (deformasi elastis). Bila

tegangan terus ditambah akan melampaui batas elastis (apabila beban yang

bekeja dilepas, maka benda uji tidak akan kembali ke bentuk semula).

Perubahan bentuk yang terjadi disebut perubahan bentuk tetap (deformasi

plastis). Pada batas elastis, tegangan yang terjadi disebut tegangan elastis .

3) Titik luluh atau batas lumer “ Y “ (yield point)

Batas lumer adalah batas dimana pengurangan tinggi yang terjadi pada

material uji tanpa pertambahan kekutan beban (tegangan). Tegangan yang

terjadi disebut tegangan lumer.

4) Batas maksimum “ U “ (ultimate limit)

Batas maksimum adalah batas yang menunjukkan tegangan maksimum atau

kekuatan beban tertinggi yang mampu ditahan oleh bahan tersebut.

Tegangan yang terjadi disebut tegangan maksimum (ultimate strength)

5) Batas hancur “ B “ (breaking limit)

Batas hancur adalah batas dimana material uji mengalami kehancuran.

Sebenarnya pada batas maksimum batang uji sudah hancur., tetapi karena

masih memiliki energi maka masih mengalami pemendekan. Tegangan

pada batas ini disebut tegangan hancur.

E. Kerangka Pemikiran

= Variabel Kendali

= Variabel Bebas

= Variabel Tergantung

Faktor

Sistemik

Kelinci Betina

yang telah

mencapai

maturitas tulang

Perlakuan Obat

(Kortikosteroid)

Perlakuan

Pembedahan

(Ovariektomi)

Osteoporosis

Faktor

Lokal

Faktor Sistemik :

1. Umur

2. Jenis Kelamin

3. Nutrisi

4. Penyakit Sistemik

5. Status Imunitas

Faktor Lokal :

1. Infeksi

2. Perawatan Luka

F. Hipotesis

1) Model hewan kelinci osteoporosis dapat dibuat dalam waktu yang relatif

singkat (kurang dari 8 minggu) dengan perlakuan obat kortikosteroid 1,5

mg/kg/hari.

2) Terdapat perbedaan yang signifikan dalam kerapuhan tulang (porositas)

antara perlakuan dengan obat (kortikosteroid 1,5 mg/kg/hari) dan perlakuan

pembedahan (ovariektomi) dalam membuat model hewan osteoporosis pada

kelinci.

BAB III

BAHAN / OBJEK DAN METODE PENELITIAN

A. Bahan / Objek Penelitian

1. Populasi

Populasi penelitian adalah kelinci betina Lepus negricollis dewasa dengan

berat 1500 - 2000 gram dan usia 32 – 36 minggu.

2. Sampel Penelitian

Sampel dipilih melalui cara randomized sampling dan dibagi menjadi tiga

kelompok utama, yaitu kelompok perlakuan pembedahan (ovariektomi),

kelompok perlakuan obat kortikosteroid (Methylprednisolone), dan kelompok

kontrol, tanpa perlakuan. Masing-masing kelompok utamaakan dibagi menjadi

4 kelompok kecil berdasarkan waktu sakrifasi sampel yaitu kelompok kecil

minggu ke 4, 6, 8, dan 10. Oleh karena itu total kelompok adalah 12 kelompok.

3. Besar Sampel

Besar sampel dihitung dengan rumus Federer :

(t-1) (n-1) ≥ 15,

dimana (t) adalah kelompok perlakuan, dan (n) adalah jumlah sampel

perkelompok perlakuan.

(12-1) (n-1) ≥ 15

(n-1) ≥ 15/11

n ≥ 2,36

Jumlah sampel minimal masing masing kelompok adalah 3 sampel. Total

sampel ialah minimal 3x12 = 36 sampel.

4. Kriteria Inklusi dan Eksklusi

4.1. Kriteria Inklusi

1) Kelinci betina Lepusnegricollis

2) Usia 32 – 36 minggu

3) Berat badan antara 1500 — 2000 gram.

4) Sehat.

4.2. Kriteria Eksklusi

1) Kelinci yang sakit selama percobaan.

2) Kelinci yang hamil.

3) Kelinci yang mengalami infeksi

B. Metode Penelitian

1. Desain Penelitian

Penelitian ini merupakan penelitian eksperimental (experimental study),

randomized post test control group design untuk mengetahui efek perlakuan

pembedahan (ovariektomi) dan perlakuan obat (Methylprednisolone) untuk

menginduksi terjadinya osteoporosis hewan coba kelinci betina

Lepusnegricollis.

2. Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium FK Unhas. Sampel diuji di

Laboratorium Akademik Teknik Industri Makassar. Penelitian dimulai pada

bulan Desember 2011 hingga July 2012.

3. Variabel Penelitian

1) Variabel bebas: perlakuan pembedahan (ovariektomi) dan perlakuan obat

(methyprednisolone).

2) Variabel tergantung: osteoporosis

3) Variabel kendali: faktor sistemik (umur, jenis kelamin, nutrisi, status imun,

penyakit sistemik) dan faktor lokal (infeksi, perawatan luka)

4. Definisi Operasional

1) Ovariektomi adalah tindakan pembedahan pengangkatan ovarium bilateral

(organ reproduksi yang menghasilkan sel telur).

2) Methylpredisolone adalah obat sintesis dari golongan glukokortikoid.

3) Osteoporosis adalah suatu keadaan dimana terjadi peningkatan kerapuhan

(porositas) tulang yang bermakna dibandingkan dengan tulang kontrol

(statistic signifikan: p ≤ 0,05) yang dapat dilihat dengan penurunan

kemampuan tulang dalam menahan beban kompresi maksimum pada uji

kompresi mekanik.

5. Cara Kerja

5.1. Pemilihan Sampel dan Perawatan Sampel

1) Seleksi sampel sesuai kriteria inklusi dan eksklusi. Kelinci betina

Lepusnegricollis, usia 32-36 minggu dengan berat 1500-2000 gram,

dibagi menjadi tiga kelompok utama, yaitu kelompok perlakuan

pembedahan (ovariektomi), kelompok perlakuan obat

(Methylprednisolone), dan kelompok kontrol, tanpa perlakuan khusus.

Masing-masing kelompok utama akan dibagi menjadi 4 kelompok kecil

berdasarkan waktu sakrifasi sampel yaitu kelompok kecil minggu ke 4,

6, 8, dan 10. Oleh karena itu total kelompok adalah 12 kelompok.

Tabel 2. Pembagian Kelompok Penelitian Berdasarkan Jenis Perlakuan

dan Waktu Sakrifasi

Perlakuan Kelompok

Rentang Waktu dari

Perlakuan Awal

hinggaSakrifasi

Perlakuan

Methylprednisolone

Kelompok I Hari I – Minggu ke 4

Kelompok II Hari I – Minggu ke 6

Kelompok III Hari I – Minggu ke 8

Kelompok IV Hari I – Minggu ke 10

Perlakuan Ovariektomi Kelompok V Hari I – Minggu ke 4

Kelompok VI Hari I – Minggu ke 6

Kelompok VII Hari I – Minggu ke 8

2) K

e

linci dipelihara di Kandang Laboratorium Fakultas Kedokteran

Universitas Hasanuddin. Spesifikasi ruangan kandang kelinci terbuat

dari besi dan rang kawat dengan ventilasi udara dan penerangan cahaya

yang cukup memadai. Ukuran kandang adalah 40 cm x 40 cm x 35 cm,

anyaman rang kawat ukuran 1 cm x 1 cm. Sistem pembuangan kotoran

dan urin menggunakan alas plastik yang dibersihkan setiap hari.

Makanan kelinci adalah : rumput kering alfalfa, pellet dan wortel.

Makanan tersebut diberikan selang-seling. Makanan dan air minum

disediakan tempat tersendiri di dalam kandang dan kandang dibersihkan

tiap pagi.

5.2. Perlakuan Terhadap Kelompok Sampel

1) Tiga jenis perlakuan akan dilakukan pada sampel, yaitu pemberian obat

methylprednisolone dosis 1,5 mg/kgbb/hari secara intramuskular,

pembedahan ovariektomi, dan pembedahan kosong (sham surgery,

dimana dilakukan pembedahan laparotomi dan mengidentifikasi ovarium

lalu ditutup kembali).

Kelompok VIII Hari I – Minggu ke 10

Kontrol Kelompok IX Hari I – Minggu ke 4

Kelompok X Hari I – Minggu ke 6

Kelompok XI Hari I – Minggu ke 8

Kelompok XII Hari I – Minggu ke 10

Untuk kelompok utama methylprednisolone, perlakuan yang dilakukan

adalah pada hari pertama : injeksi obat methylprednisolone dengan dosis

1,5 mg/kgbb/hari secara intramuskular dan sham surgery; pada hari

kedua dan seterusnya hingga waktu sakrifasi tetap dilakukan injeksi obat

methylprednisolone dengan dosis 1,5 mg/kgbb/hari secara intramuskular.

Untuk kelompok utama ovariektomi, perlakuan yang dilakukan adalah

pada hari pertama : pembedahan ovariektomi bilateral; hari kedua dan

seterusnya hingga waktu sakrifasi tidak ada perlakuan khusus.

Untuk kelompok kontrol, perlakuan yang dilakukan adalah pada hari

pertama : sham surgery; hari kedua dan seterusnya hingga waktu

sakrifasi tidak ada perlakuan khusus.

Tabel 3. Jenis Perlakuan Terhadap Masing-masing Kelompok

Sampel

Kelompok Perlakuan

Kortikosteroid Injeksi Methylprednisolone 1,5

mg/kgbb/hari secara i.m. + sham surgery

Ovariektomi Pembedahan ovariektomi bilateral

Kontrol Sham surgery

Jadwal Perlakuan untuk tiap Kelompok :

a. Kelompok Methylprednisolone

b. Kelompok Ovariektomi

c. Kelompok Kontrol

2) Preoperatif: Sampel dicukur dan dibersihkan bagian abdominal. Sampel

diberikan anestesi dengan injeksi Ketamin 35 mg/kg berat badan secara

intramuskular, diberikan antibiotik profilaksis Cefotaxim 50 mg/kg berat

badan intramuskular. Setelah itu sampel dibaringkan posisi supine di atas

meja operasi.

3) Operatif (Ovariektomi) : dilakukan prosedur desinfeksi dan drapping

pada daerah abdominal, selanjutnya insisi dilakukan 3-4 cm caudal dari

umbilicus. Insisi dilakukan melalui kulit, fascia dan pemisahan jaringan

untuk menemukan linea alba. Selanjutnya dibuat irisan kecil atau lubang

dengan menggunakan gunting runcing, dengan sonde director dilakukan

irisan dengan menggunakan punggung scalpel untuk membuka musculus

dan peritoneum sehingga cavum abdomen terbuka. Kemudian dari posisi

bagian bawah vesica urinaria akan ditemukan bifurcatio uteri baik cornua

kiri dan kanan dimana akan ditelusuri dari cornua tersebut untuk

menemukan ovarium. Setelah ovarium teridentifikasi, cornua diklem

dengan 2 carmalt forceps lalu diikat dengan benang absorbable (double

ligasi). Pemotongan dilakukan diantara 2 ikatan benang dan ovarium

dibebaskan dari jaringan sekitarnya. Setelah proses pengangkatan

ovarium kiri dan kanan selesai (bilateral ovariektomi), dilanjutkan

dengan penutupan cavum abdomen melalui penjahitan peritoneum dan

musculus abdomen dan penjahitan jaringan cutaneus dengan catgut 2.0

kemudian kulit dijahit dengan silk 2.0. Pemberian antibiotika bubuk

(Nebacetin) dilakukan pada luka operasi sebelum ditutup dengan kasa

steril dan hipafix. Monitoring pada sampel harus dilakukan minimum 24

jam setelah pembedahan ini.

Gambar2. Organ dalam Kelinci. Tampak Kiri. Diafragma, mesenterium dan

omentum telah dikeluarkan.

1. Longissimus thoracis et longissimus lumborum muscle

2. Iliocostalis thoracis et iliocostalis lumborum muscle

3. Scalenus medius muscle

4. Trachea, Esofagus

5. Common carotid artery, Jugular vein

6. Axillary artery and vein

7. Aortic arch

8. Phrenic nerve, Left cranial vena cava

9. Pulmonary trunk

10. Auricle of left atrium (left auricle)

11. Left ventricel of heart

12. Cranial part of cranial lobe of left lung

13. Caudal part of cranial lobe of left lung

14. Caudal lobe of left lung

15. Fifth rib

16 Thirteenth rib, Abdominal aorta

17 Left suprarenal gland, left renal artery

18. Caudal vena cava, left ureter

19. Psoas major muscle

20. Left kidney

21. Liver

22. Ventriculus (stomach)

23. Spleen

24. Jejunum

25. Descending colon

26. Cecum

26. Third gyrus of cecum

27. First gyrus of cecum

28. Ascending colon (proximal ansa)

29. Left uterus

30. Uterine tube

31. Ovary

32. Middle gluteal muscle

33. Tensor fasciae latae muscle

34. Pectoral muscles

35. Diaphragmatic line of insertion

Gambar3.Organ dalamKelinci.TampakKanan. Diafragma,

mesenteriumdanomentumtelahdikeluarkan.

1. Middle gluteal muscle

2. Tensor fasciae latae muscle

3. Iliocostalis lumborum et iliocostalis thoracis muscle

4. Longissimus lumborum at longissimus thoracis muscle

5. Psoas major muscle, right ureter

6. Descending colon

7. Right uterus

8. Ovary, uterine tube

9. right kidney

10. caudate process of liver

11. Right lobe of liver

12. Ventriculus (stomach)

13. Cranial part of duodenum

14. Descending part of duodenum

15. Transverse part (caudal ansa) of duodenum

16. Ascending part of duodenum

17. Jejunum

18. Cecum

18. First gyrus of cecum

19. Gyrus of cecum

20. Third gyrus of cecum

21. Vermiform appendix of cecum

22. Proximal ansa of colon

23. Distal ansa and central ansa of colon

24. Transverse colon

25. Caudal lobe of right lung

26. Middle lobe of right lung

27. Cranial lobe of right lung

28. Heart

29. Sternum, Pectoral muscle

30. Axillary artery and vein

31. Trachea, Esophagus

32. Common carotid artery, Jugular vein, Vagosympathetic trunk

33. First rib

34. Fifth rib

35. Diaphragmatic line of insertion

4) Kelompok perlakuan obat Methylprednisolone akan disakrifasi dengan

ketamin dosis tinggi pada minggu ke 4,6,8 dan 10 untuk dilakukan pengujian

mekanik kompresi tulang untuk mengetahui kekuatan tulang. Begitu pula

pada kelompok perlakuan pembedahan ovariektomi dan kelompok kontrol.

5.3. Pengujian mekanik kompresi tulang

1) Setelah sampel disakrifasi, akan dilakukan pengidentifikasian Lumbal

Vertebra 4.

Gambar 4. Tulang pada Kelinci

1. Maxilla

2. Mandible

3. Parietal bone

4. Axis

5. Seventh cervical vertebra

6. Eleventh thoracic vertebra

7. Sixth lumbar vertebra

8. Sacrum

13. Scapula

14. Humerus

15. Radius

16. Ulna

17. Carpal bones

18. Metacarpal bones

19. Bones of digits (of thoracis appendage)

20. Oscoxae

24. Tibia

25. Fibula

26. Tarsal bones

27. Metatarsal bones

28. Bones of digits (of pelvic appendage)

29. Coccygeal vertebrae

22. Patella

23. Sesamoid bones of

12. Sternum

9. Clavicle

10. Fifth rib

11.Thirtheenth rib

21. Femur

22. Patella

23. Sesamoid bones of gastrocnemius muscle (fabellae)

gastrocnemius muscle (fabellae)

24. Tibia

25. Fibula

2) Processus Spinosus, Processus Transversus dan Processus artikulasi akan

dipotong keluar sehingga bagian korpus vertebra yang tersisa. End Plate atas

dan bawah korpus tersebut akan di potong keluar sehingga mendapatkan

permukaan atas dan bawah yang paralel dan rata.

3) Setiap korpus tersebut akan dilakukan pengujian mekanik kompresi tulang

(aksis longitudinal) dengan mesin tes material (LR 10 K Plus Material

Testing 0,1 – 10 kN) pada kecepatan kompresi yang konstan (1 mm/menit).

Korpus tersebut akan dibebani sampai hancur dan akan direkam kekuatan

maksimum (daya yang dapat ditahan oleh materi sesaat sebelum hancur)

dengan program Nexygen pada komputer yang terhubung dengan mesin

tersebut.

Gambar 5.MesinTesKompresiMekanik

6. Alat dan Bahan

6.1. Obat

1) Ketamin hidroklorid (Ketamine) injeksi.

2) Cefotaksim (Cefotaxime) injeksi.

3) Nebacetin bubuk

4) Methylprednisolone injeksi

6.2. Alat dan Bahan Operasi

1) Meja operasi.

2) Doek dan kassa steril

3) Alkohol 70%

4) Povidone iodine 3%

5) NaCl 0,9%.

6) Spuit1cc, 3cc, 5cc, 10cc.

7) Bistouri no 11 dan 15.

8) Alat Cukur

9) Nald voelder.

10) Pinset anatomis dan sirurgis.

11) Klem arteri.

12) Gunting jaringan dan gunting benang.

13) Benang Catgut 2.0 dan benang Silk 2.0

6.3. Alat dan Bahan Pengujian Mekanik KompresiTulang

1) Mesin Pengujian Materi (LR 10 K Plus Material Testing 0,1 – 10 kN)

2) Komputer yang berprogram Nexygen

3) Kamera Sony 10 MegaPixel

7. Alur Penelitian

Seleksi Hewan Coba

Kriteria Inklusi dan Eksklusi

Populasi Sampel :

Kelinci betina Lepusnegricollis, usia 32-36 minggu

Perlakuan Injeksi

Methylprednisolone 1,5

mg/kgbb/hr + sham

Perlakuan Pembedahan

(Ovariektomi Bilateral)

Perlakuan Kontrol

(Sham Surgery)

Pengujian Mekanik Kompresi Tulang

Tabulasi Data

Analisa

Kesimpulan

Sakrifasi

Minggu

ke 6

Sakrifasi

Minggu

ke 8

Sakrifasi

Minggu

ke 10

Sakrifasi

Minggu

ke 4

Sakrifasi

Minggu

ke 6

Sakrifasi

Minggu

ke 8

Sakrifasi

Minggu

ke 10

Sakrifasi

Minggu

ke 4

Sakrifasi

Minggu

ke 6

Sakrifasi

Minggu

ke 8

Sakrifasi

Minggu

ke 10

Sakrifasi

Minggu

ke 4

7.1. Analisis Statistik

Besar sampel ditentukan dengan menggunakan rumus Federer. Data yang

dikumpulkan, ditabulasi dalam bentuk tabel dan narasi; kemudian diolah

dengan bantuan piranti lunak SPSS (Statistical Package for Social Sciences)

menggunakan uji Non-Parametric Kruskal-Wallis.

7.2. Aspek Etik Penelitian

Prosedur penelitian dengan menggunakan sampel hewan pada penelitian ini

telah mendapat persetujuan dari Komisi Etik Penelitian Kesehatan FK

Unhas.

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

A. Hasil Penelitian

Pada akhir penelitian ini jumlah sampel adalah empat puluh tujuh ekor kelinci.

Sampel ini dibagi menjadi dua belas kelompok. Empat kelompok mendapat

perlakuan obat Methylprednisolone 1,5 mg/kgbb/hr (kelompok Methylprednisolone

minggu ke 4, 6, 8 dan 10). Empat kelompok mendapat perlakuan pembedahan

bilateral ovariektomi (kelompok ovariektomi minggu ke 4, 6, 8 dan 10). Empat

kelompok kontrol (kelompok kontrol minggu ke 4, 6, 8 dan 10). Sebelas sampel

dieksklusi karena mati, hamil (diketahui saat ovariektomi) dan sampel rusak saat

pengujian kompresi material.

Tabel 4. Perbandingan nilai rata-rata (Newton) dan standar deviasi beban

kompresi maksimum yang bisa ditahan oleh tiap perlakuan pada minggu

ke-4

Kelompok Rata-rata (Mean) Standar Deviasi

Methylprednisolone 162,1700 1,71546

Ovariektomi 328,0167 23,27752

Kontrol 368,1500 26,29899

Nilai rata-rata beban kompresi maksimum pada minggu ke-4 pada kelompok

Methylprednisolone adalah 162,1700±1,71546; pada kelompok Ovariektomi adalah

328,0167±23,27752; pada kelompok Kontrol adalah 368,1500±26,29899. Hasil uji

statistik Kruskal-Wallis untuk kelompok Methylprednisolone dibandingkan

kelompok Kontrol adalah p=0,05 (berbeda bermakna); untuk kelompok Ovariektomi

dibandingkan kelompok Kontrol adalah p=0,127 (tidak berbeda bermakna); untuk

kelompok Methylprednisolone dan kelompok Ovariektomi p=0,05 (berbeda

bermakna).



ke-6









Ovariektomi 307,7043 16,23235

Kontrol 343,3300 39,83929


bermakna).



ke-8








bermakna).



Ovariektomi 297,0700 16,57143

Kontrol 322,6233 29,93860



ke-10








bermakna).

B. Pembahasan

Beberapa model hewan osteoporosis telah dilakukan oleh peneliti-peneliti lain. Di

antaranya ialah menggunakan tikus dan kelinci. Dibandingkan kelinci, tikus memiliki

beberapa kekurangan untuk dijadikan model hewan osteoporosis, diantaranya ialah



Ovariektomi 263,6200 27,42092

Kontrol 292,7733 33,95051

tidak tercapainya maturitas tulang yg sebenarnya, kurangnya system haversian, dan

kurangnya tingkat remodeling pada tulang kortikal (Baofeng L, et al., 2010).

Kelinci mencapai maturitas seksual pada umur 20-24 minggu dan mencapai

maturitas tulang pada umur 28-32 minggu, dimana menunjukkan remodeling intra

kortikal yang signifikan dan memiliki waktu pergantian zat tulang yang cepat

daripada hewan pengerat yang lain (Rodgers JB, et al., 1993; Mosekilde L, 1995).

Massa tulang yang paling tinggi tercapai pada umur 32-36 minggu. Resorpsi dan

pembentukan tulang yang teratur telah terbentuk dengan sempurna pada tahap ini

(Rodgers JB, et al., 1993). Oleh karena itu penulis bermaksud untuk menggunakan

kelinci dalam membuat model hewan osteoporosis.

Sejak diperkenalkannya glukokortikoid sebagai obat anti inflamasi, efek samping

osteoporosis yang diakibatkan oleh penggunaan obat tersebut telah menjadi masalah

kesehatan yang signifikan yang belum terpecahkan. Efek pada tulang akibat

penggunaan obat ini adalah menurunnya massa tulang, menurunnya proses

pembentukan sel tulang dan meningkatnya proses resorpsi tulang disertai dengan

menurunnya lebar trabekula tulang. Semua efek ini bisa menyebabkan penurunan

kekuatan tulang dan meningkatnya resiko fraktur kompresi pada tulang vertebra

(Grardel B, et al., 1994).

Glukokortikoid telah sering digunakan pada hewan untuk menghasilkan keadaan

osteopeni dan mengevaluasi efek preventif dan kuratif beberapa obat pada tulang.

Kelinci merupakan hewan percobaan dimana perubahan metabolisme tulangnya

akibat steroid telah diteliti beberapa tahun yang lalu (Grardel B, et al., 1994). Pada

penelitian tersebut dinyatakan bahwa kejadian apoptosis (bunuh diri) sel pada tulang

kelinci disebabkan oleh rangsangan yang berlebihan dari obat tersebut. Hasil kultur

jaringannya menunjukkan maturitas osteoblas dirangsang oleh glukokortikod pada

dosis yang sesuai. Namun glukokortikoid memiliki efek yang bervariasi terhadap

proses differensiasi dan survival sel dimana hal ini tergantung pada dosisnya (dose-

dependent) (Eberhardt AW, et al., 2001). Semakin tinggi dosis obat tersebut maka

semakin signifikan perburukan metabolisme tulang yang terjadi.

Beberapa dosis tunggal glukokortikoid telah dicoba dalam upaya membuat model

hewan kelinci yang osteoporosis. Dosis 0,5 mg/kgbb/hari diberikan selama 4 minggu

tidak menghasilkan efek osteoporosis yang signifikan (Eberhardt AW, et al., 2001).

Dosis 1 mg/kgbb/hari diberikan selama 8 minggu bisa menghasilkan efek

osteoporosis yang cukup signifikan (Baofeng L, et al., 2010). Dosis toksik obat ini

pada hewan kelinci adalah 2 mg/kgbb/hari (Bishop et al., 1996). Pada penelitian

yang dilakukan oleh penulis, dosis tunggal yang dipilih adalah 1,5 mg/kgbb/hari. Hal

ini diharapkan bisa menghasilkan efek osteoporosis dalam waktu yang relatif lebih

singkat daripada penelitian sebelumnya yang menggunakan dosis 1 mg/kgbb/hari

dimana membutuhkan waktu 8 minggu untuk menghasilkan efek osteoporosis

(Baofeng L, et al., 2010). Hal ini sesuai dengan konsep penelitian sebelumnya yang

membahasakan bahwa glukokortikoid memiliki efek yang bervariasi terhadap proses

differensiasi dan survival sel dimana hal ini tergantung pada dosisnya (dose-

dependent) (Eberhardt AW, et al., 2001).

Pengupayaan model hewan osteoporosis yang dilakukan oleh penulis dengan

perlakuan tunggal Ovariektomi hingga minggu ke 10 tidak terjadi. Data ini sesuai

dengan penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Turner et al. (Turner CH, 2002)

yang menyatakan perlakuan tunggal ovariektomi sangat tidak cocok untuk diterapkan

dalam membuat model hewan kelinci yang osteoporosis. Perlakuan yang disarankan

oleh peneliti tersebut adalah kombinasi perlakuan Ovariektomi ditambah

Methylprednisolone 1 mg/kgbb/hari selama 8 minggu untuk menghasilkan model

hewan kelinci yang osteoporosis (Bishop et al., 1996). Dosis 0,5 mg/kgbb/hari

dikombinasi dengan ovariektomi selama 16 minggu juga telah diteliti bisa

menyebabkan penurunan densitas tulang yang signifikan. Namun penelitian lain

menunjukkan bahwa perlakuan tunggal Methylprednisolone dengan dosis tertentu

sudah bisa menyebabkan kehilangan massa tulang yang signifikan (resorpsi tulang

hingga 50-80 %) tanpa menyebabkan lesi yang berat (Eberhardt AW, et al., 2001).

Perbandingan perlakuan Methylprednisolone dan Ovariektomi menunjukkan

terdapatnya perbedaan porositas tulang yang signifikan sejak minggu ke-4 sampai

minggu ke-10. Hal ini berarti bahwa tulang kelinci lebih mudah setelah perlakuan

Methylprednisolone dosis 1,5 mg/kgbb/hari dibandingkan dengan perlakuan

Ovariektomi. Hal ini sesuai dengan penelitian sebelumnya yang menyatakan kelinci

merupakan model hewan yang tidak cocok untuk dibuat osteoporosis dengan

perlakuan tunggal ovariektomi (Turner CH, 2002).

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Terdapat perbedaan bermakna dalam hal porositas tulang antara perlakuan obat

Methylprednisolone dengan pembedahan Ovariektomi Bilateral maupun dengan

Kontrol sejak minggu ke-4 hingga minggu ke-10. Perlakuan dengan obat

Methylprednisolone lebih mampu menginduksi osteoporosis dibandingkan dengan

perlakuan pembedahan Ovariektomi. Dalam hal rentang waktu yang dibutuhkan

untuk membuat model hewan kelinci osteoporosis, dapat ditempuh dalam waktu

yang relatif singkat (4 minggu) dengan metode injeksi obat Methylprednisolone

dosis 1,5 mg/kgbb/hr.

B. Saran

Perlu penelitian lebih lanjut tentang efek samping perlakuan Methylprednisolone

dengan dosis 1,5 mg/kgbb/hr dalam rentang waktu yang lebih lama untuk penelitian

tahap selanjutnya.

DAFTAR PUSTAKA

Adinoff A D, Hollister J R. Steroid-induced fractures and bone loss in patients with

asthma. N Engl J Med 1983; 309 (5): 265-8.

Assessment of fracture risk and its application to screening for postmenopausal

osteoporosis: report of a WHO Study Group. Geneva: WHO; 1994.

Consensus development conference: diagnosis, prophylaxis, and treatment of

osteoporosis. Am J Med 1993:94:646-50

Cao T, Shirota T, Ohno K, Michi K I. Mineralized bone loss in partially edentulous

trabeculae of ovariectomized rabbit mandibles. J Periodontal Res 2004; 39 (1):

37-41.

Eberhardt A W, Yeager-Jones A, Blair H C. Regional trabecular bone matrix

degeneration and osteocyte death in femora of glucocorticoid- treated rabbits.

Endocrinology 2001; 142 (3): 1333-40.

Frost H M, Jee W S. On the rat model of human osteopenia dan osteoporoses. Bone

Miner 1992; 18 (3): 227-36

Gass M, Dawson-Hughes. 2006. Preventing osteoporosis-related fractures: an

overview. The American Journal of Medicine; 119 (4A):3-11

Gilsanz V, Roe T F, Gibbens D T, Schulz E E, Carlson M E, Gonzalez O, Boechat M

I. Effect of sex steroids on peak bone density of growing rabbits. Am J Physiol

1988; 255 (4 Pt 1): E416-21.

Grardel B, Sutter B, Flautre B, Viguier E, Lavaste F, Hardouin P. Effects of

glucocorticoids on skeletal growth in rabbits evaluated by dual-photon

absorptiometry, microscopic connectivity and vertebral compressive strength.

Osteoporos Int 1994; 4 (4): 204-10.

Holroyd C, Cooper C, Dennison E. 2008. Epidemiology of osteoporosis. Best

Practice & Research Clinical Endocrinology & Metabolism; 22(5):671-685

Karsdal MA, Martin TJ, Bollerslev J, Christiansen C, Henriksen K. 2003. Are

nonresorbing osteoclas sources of bone anabolic activity. Journal of Bone and

Mineral Research; 22(4):487-494.

Khan AA, Hanley DA, Bilezikian JP, Binkley N, Brown JP, Hodsman AB. 2006.

Performing DXA in individuals with secondary causes of osteoporosis. Journal

of Clinical Densitometry; 9(1):47-57.

Kalu D N. The ovariectomized rat model of postmenopausal bone loss. Bone Miner

1991; 15 (3): 175-91

Lelovas PP, Xanthos TT, Thoma SE, Lyritis GP, Dontas IA. The laboratory rat as an

animal model for osteoporosis research. Comp Med 2008; 58 (5):424-30

Lerner UH. 2006. Bone remodeling in postmenopausal osteoporosis. Journal Dental

Research: 85:584

Manoglass SC. 2000. Birth and death of bone cells: basic regulatory mechanisms and

implications for the pathogenesis and treatment of osteoporosis. Endocrine

Review; 21(2):115-137.

Mosekilde L. Assesing bone quality-animal models in preclinical osteoporosis

research. 1995; 17:343-52

Mori H, Manabe M, Kurachi Y, Nagumo M. Osseointegration of dental implants in

rabbit bone with low mineral density. J Oral Maxillofac Surg 1997; 55 (4):351-

61

Newman E, Turner A S, Wark J D. The potential of sheep for the study of

osteopenia: current status and comparison with other animal models. Bone (4

Suppl) 1995; 16: 277-84.

Omnisky MS, Li X, Asuncion Fj, Barrero M, Warmington KS, Dwyer D, Stolina M,

Geng Z. 2008. RANKL inhibition with osteoprotegerin increases bone strength

by improving cortical and trabecular bone architecture in ovariectomized rats.

Journal of Bone and Mineral Research; 23(5):672-682.

PEROSI. 2009. Indonesian Osteoporosis : fact, figures, and hopes. Indonesia

Osteoporosis Association.

Prihartini S. 2009. Faktor determinan risiko osteoporosis. Bogor : Pusat Penelitian

Gizi dan Makanan Departemen Kesehatan.

Rodgers JB, Monier-Faugere MC, Malluche H. Animal models for the study of bone

loss after cessation of ovarian function. Bone 1993; 14(3):369-77.

Shane E, Burr D, Ebeling PR, et al. Atypical subtrochanteric and diaphyseal femoral

fractures: Report of a task force of the American Society for Bone and Mineral

Research. J Bone Miner Res. 2010;25:2267–2294

Southard T E, Southard K A, Krizan K E, Hillis S L, Haller J W, Keller J, Vannier M

W. Mandibular bone density and fractal dimension in rabbits with induced

osteoporosis. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod 2000; 89 (2):

244-9.

Turner C H. Biomechanics of bone: determinants of skeletal fragility and bone

quality. Osteoporos Int 2002; 13 (2): 97-104.

Wang Z, Goh J, Das De S, Ge Z, Ouyang H, Chong J S, Low S L, Lee E H. Efficacy

of bone marrow-derived stem cells in strengthening osteoporotic bone in a

rabbit model. Tissue Eng 2006; 12 (7): 1753-61.

WHO. Assessment of fracture risk and its application to screening for

postmenopausal osteoporosis. Geneva: World Health Organization; 1994.

Technical Report Series 843.

Lampiran 1

Model kandang kelinci

Alat dan Bahan Ovariektomi

Pembedahan Ovariektomi

Mesin Tes Kompresi Mekanik

Model tulang kelinci sebelum kompresi mekanik

Model Tulang Kelinci Setelah Kompresi Mekanik

Lampiran 2

Data Beban Maksimal (dalam Newton) yang ditahan oleh tiap tulang berdasarkan kelompok perlakuan pada waktu 4, 6, 8 dan 10 minggu

Perlakuan Minggu ke-

4

Minggu ke-6 Minggu ke-8 Minggu ke-

10

326,71 322,61 316,01 268,22

Ovariektomi 305,42 310,093 285,24 234,19

351,92 290,41 289,96 288,45

163,69 143,22 133,49 132,3

Methylprednisolon 162,51 153,8 148,65 127,46

160,31 139,89 149,46 135,44

398,23 388,79 306,18 331,96

Kontrol 349,5 314,5 304,51 272,21

356,72 326,7 357,18 274,15

Grafik hasil kompresi mekanik, beban maksimal kelompok ovariektomi minggu ke-4

Grafik hasil kompresi mekanik, beban maksimal kelompok methylprednisolone minggu ke-4

Grafik hasil kompresi mekanik, beban maksimal kelompok kontrol minggu ke-4




Lampiran 3. Analisa Statistik

Statistik deskripsi beban maksimal (dalam Newton) tiap kelompok

Perlakuan Waktu Minimum Maksimum Rata-rata Standar

Deviasi

Minggu ke -4

305,42 351,92 328,0167 23,27752

Ovariektomi Minggu ke -6

290.41 322,61 307,7043 16,23235

Minggu ke -8

285,24 316,01 297,0700 16,57143

Minggu ke -10

234,19 288,45 263,6200 27,42092

Minggu ke -4

160,31 163,69 162,1700 1,71546

Methylprednisolon Minggu ke -6

139,89 153,80 145,6367 7,26307

Minggu ke -8

133,49 149,46 143,8667 8,99558

Minggu ke -10

127,46 135,44 131,7333 4,02007

Minggu ke -4

349,50 398,23 368,1500 26,29899

Kontrol Minggu ke -6

314,50 388,79 343,3300 39,83929

Minggu ke -8

304,51 357,18 322,6233 29,93860

Minggu ke -10

272,21 331,96 292,7733 33,95051

Grafik Rata-rata Beban Maksimal (dalam Newton) yang ditahan oleh tiap tulang berdasarkan kelompok perlakuan pada waktu 4, 6, 8 dan 10 minggu

Uji Statistik perbandingan antar kelompok pada minggu ke-4,6,8, 10 berdasarkan Kruskal-Wallis Test

Waktu Perbandingan antar

kelompok perlakuan

dF Asymp.Sig.

Methylprednisolone - Kontrol 1 0,050

Minggu ke-4 Ovariektomi - Kontrol 1 0,127

Methylprednisolone - Ovariektomi

1 0,050




1 0,050




1 0,050




1 0,050

perbandingan glukokortikoid dan ovariektomi dalam...

Documents