PENGARUH PEMBERIAN ASAM LEMAK TRANS TERHADAP MEDIATOR PROINFLAMASI, KADAR GLUKOSA DARAH DAN INFILTRASI NETROFIL PADA PULAU LANGERHANS Kusmiyati Tjahjono DK * * Bagian Biokimia, Fakultas Kedokteran Universitas Diponegoro, Jl. Prof. Soedharto Semarang
ABSTRAK Prevalensi DM terutama DM tipe 2 di dunia maupun di Indonesia cenderung meningkat seiring dengan perubahan gaya hidup, diantaranya perubahan pola makan, dari makanan tradisional menjadi western diet, seperti meningkatnya asupan fast food (makanan cepat saji). Fast food tidak saja mengandung tinggi kalori, tinggi lemak, namun ternyata juga mengandung tinggi ALT. Asupan tinggi ALT selama ini dihubungkan dengan memburuknya profil lipid, yang berakibat terjadinya penyakit kardiovaskuler. Penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi perubahan mediator proinflamasi, kadar glukosa darah, infiltrasi netrofil pada pulau Langerhans. Tiga puluh tikus Sprague dawley dibagi dalam 3 kelompok ; kelompok kontrol (K), perlakuan dengan diet ALT 5% (P1) dan perlakuan dengan diet ALT 10% (P2), dilakukan pemeriksaan pada awal perlakuan. Pada minggu ke-4 dan ke-8 terjadi kenaikan bermakna kadar hsCRP, dengan persentase kenaikan tertinggi sebesar 158% untuk periode 8 minggu. Kadar glukosa darah secara bermakna mengalami kenaikan untuk kelompok P1 dan P2 dengan nilai yang dominan pada kelompok P2, setelah 8 minggu. Tidak dijumpai infiltrasi netrofil pada kelompok K, dijumpai infiltrasi ringan pada kelompok P1, dan infiltrasi sedang pada kelompok P2. Penelitian ini menyimpulkan efek negatif ALT pada panel pemeriksaan prediktor penyakit DM. Kata kunci: Asam Lemak Trans (ALT), kadar glukosa darah, mediator proinflamasi, infiltrasi netrofil. ABSTRACT DIETARY TRANS FATTY ACID INFLUENCE ON PROINFLAMMATORY MEDIATOR, BLOOD GLUCOSE LEVEL, and NEUTROPHIL INFILTRATION IN ISLETS OF LANGERHANS Diabetes mellitus (DM) prevalence especially for type II is increasing rapidly world wide also in Indonesia, due to diet practice change, from previoulsy traditional food to become western food style and progressive high consumption of fast food. Fast food does not only contain high calory and fat but also abundant number of Trans fatty acid (TFA). TFA is known to be associated with profil lipid alteration which might result in cardiovascular disease eventually. This research was aimed to identify the changes of proinflamation mediator, blood glucose, and neutrofil infiltration in islets of Langerhans, pancreas. Thirty male Sprague dawley rats were divided into 3 treatment groups equally as follow; control, treatment group with 5% TFA diet (P1), and treatment group with 10% TFA diet (P2), initially baseline measurement for each variable was undertaken. In week -4 and -8 of observation period, a siginificant result was observed for hsCRP increasing value, with the highest increment percentage for week - 8 with 158%. Blood glucose level was significantly increased for both treatment groups P1 and P2, with more prominent value presented in P2 grop after 8 weeks. There was no neutrofil infiltration in control group, mild infiltration in group P1 and moderate infiltration in group P2. This research concluded negative effects of TFA intake in DM predictor panel. Key word: TFA (trans fatty acid), blood glucose level, proinflammatory mediator, neutrofil mediator
LATAR BELAKANG Perubahan gaya hidup, diantaranya perubahan pola makan, dari makanan tradisional menjadi western diet, seperti meningkatnya asupan fast food (makanan cepat saji) yang mengandung tinggi kalori dan lemak, dapat menimbulkan penyakit yang erat hubungannya dengan pola hidup (“Life Style Related Disease”).1 Fast food tidak saja mengandung tinggi kalori, tinggi lemak, ternyata juga mengandung tinggi asam lemak trans. Konsumsi asam lemak trans pada diet modern dewasa ini makin meningkat, di Indonesia, sumber utama asam lemak trans adalah berbagai produk pangan dari minyak nabati yang dihidrogenasi seperti margarin, shortening, hydrogenated vegetable oil (HVO), produkproduk jadi industri (industrially hydrogenated fat) lainnya yang diolah menggunakan minyak nabati yang terhidrogenasi (seperti produk roti, packaged
snacks seperti chips, sereal,
biskuit).dan makanan yg diproses dengan menggoreng seperti kerupuk. Makanan tersebut secara komersial berlabel c2,3 Makanan tersebut disukai masyarakat karena mempunyai citarasa tinggi, gurih, renyah (crispy), , tidak mudah tengik, praktis, mudah dibawa karena berbentuk setengah padat.
Makanan tradisional yg diproses dengan menggoreng (deep
frying) seperti kerupuk, merupakan kontributor tertinggi asupan asam lemak trans. 3 Pengaruh asam lemak trans terhadap terjadinya diabetes mellitus, sampai saat ini masih kontroversial. Penelitian pada laki-laki sehat, tidak didapatkan hubungan antara konsumsi asam lemak trans dengan terjadinya risiko diabetes demikian juga hasil penelitian pada wanita di Iowa4 sedangkan hasil penelitian yang dilakukan pada wanita menyebutkan adanya pengaruh yang bermakna antara asupan asam lemak trans dan terjadinya diabetes.5 Untuk mengetahui hubungan asupan ALT dan pengaruhnya terhadap prediktor risiko diabetes mellitus dalam hal ini resistensi insulin maka dilakukan penelitian ini.
METODE Penelitian ini merupakan uji eksperimental analitik dengan pre- & post- test design. Sejumlah 30 tikus Sprague-dawley dibagi dalam 3 kelompok perlakuan; Kontrol (K), Perlakuan I (P1), Perlakuan II (P2), diberi perlakuan selama 8 minggu dengan pemberian asam lemak trans dosis ALT 5% dan 10%, dengan interval 4 minggu dilakukan pemeriksaan antara. Hasil dianggap signifikan bila P<0.005. Persetujuan dari Komisi Etik Penelitian Kesehatan (KEPK) Fakultas
Kedokteran Universitas Diponegoro Semarang, No.
173/EC/FK/RSDK/2011 komisi etik FK UNDIP/RSDK.
HASIL
Kadar hs-CRP Terjadi peningkatan kadar hs-CRP pada P1 dan P2 setelah 4 minggu maupun 8 minggu. Kelompok P2 setelah 8 minggu menunjukkan peningkatan kadar hs-CRP tertinggi (158%). Data rerata kadar hs-CRP awal, setelah 4 minggu,
dan setelah 8 minggu
terdeskripsi pada Tabel 1. Tabel 1. Rerata hs-CRP awal, setelah 4 minggu, dan setelah 8 minggu. Kelompok
awala
4 minggub
8 mingguc
K
123,5±4,8
124,3±4,4
124,6±4,7
P1
120,7±10,6 121,6±4,2
P2
121,0±13,7 168,2±41,1 313,3±40,7 47,2±35.8 192,3±38,2 39% 158%
P
0,711**
0,0001*
Δ1 0,8±1,8 0,6%
145,6±35,0 0,9±12,5 0,8%
0,0001*
0,000*
Δ2 1,1±2,1 0,9% 24,9±38,2 20,6%
0,000*
(a) Awal adalah kadar hs-CRP tikus sebelum perlakuan (b) 4 minggu adalah kadar hs-CRP tikus setelah mendapat perlakuan diet ALT 5% selama 4 minggu (c) 8 minggu adalah kadar hs-CRP tikus setelah mendapat perlakuan diet ALT 10% selama 8 minggu (d) Δ 1= perubahan kadar hs-CRP awal - 4 minggu dalam satuan (g) dan persen ( %) (e) Δ 2= perubahan kadar hs-CRP awal - 8 minggu dalam satuan (g) dan persen (%). * Uji Anova, **
Uji Kruskal-Wallis
Kadar Glukosa Darah Puasa Kadar GDP setelah 4 minggu dan 8 minggu terdapat perbedaan bermakna antar 3 kelompok. Persentase peningkatan kadar GDP setelah 8 mgg P2>P1>K. Data rerata kadar GDP awal, setelah 4 minggu, dan 8 minggu terdeskripsi pada Tabel 2.
Tabel 2. Rerata kadar GDP awal, setelah 4 minggu, dan setelah 8 minggu. Kelompok K
awala 86,9±7,1
4 minggub 89,8±7,2
8 mingguc 85,3±3,3
Δ 1 (g) 0,8±1,8 0,6%
Δ 2(g) -1,6±7,5 0,9%
P1
77,6±10,7
86,6±5,3
87,7±4,2
9±6,1 11,6%
10,1±8 14,7%
P2
68,8±10,8
104,5±11,3
140,4±8,4
35,7±12,2 51,9%
71,6±11,3 104,1%
P
0,001*
0,0001*
0,0001*
0,000*
0,000*
(a) Awal adalah kadar GDP tikus sebelum perlakuan (b) 4 minggu adalah kadar GDP tikus setelah mendapat perlakuan diet ALT 5% selama 4 minggu (c) 8 minggu adalah kadar GDP tikus setelah mendapat perlakuan diet ALT 10% selama 8 minggu (d) Δ 1= perubahan kadar GDP awal - 4 minggu dalam satuan (g) dan persen ( %) (e) Δ 2= perubahan kadar GDP awal - 8 minggu dalam satuan (g) dan persen (%). * Uji Anova. Jumlah Netrofil pada Pulau Langerhans Pankreas Hasil pemeriksaan histopatologi kelompok K
tidak dijumpai adanya sel netrofil,
berarti tidak ada peradangan, tetapi pada kelompok P1 dijumpai adanya tanda peradangan derajat ringan (1-2) sel netrofil pada semua tikus, dan
kelompok P2
dijumpai tanda
peradangan derajat sedang (3- 4) sel netrofil pada 6 tikus dan 4 tikus dalam derajat ringan. Proporsi jumlah sel netrofil menurut kelompok disajikan pada Tabel 3, dan perbedaan sel netrofil secara grafis pada Gambar 1. Tabel 3. Perbedaan jumlah netrofil pada pulau Langerhans pankreas antar kelompok Jumlah netrofil
Normal (0)
Ka
10
Ringan (1-2)
Sedang (3-4)
0
0
P1b
0
10
0
P2c
0
4
6
Keterangan: (a) K= Kelompok Kontrol (b) P1= Kelompok Perlakuan 1 (c) P2= Kelompok Perlakuan 2
Gambar 1. (a) Normal, tidak ditemukan infiltrasi neutrofil (b) Derajat ringan, infiltrasi 2 sel neutrofil (c) Derajat sedang, infiltrasi 4 sel neutrofil (x400)
DISKUSI Hubungan asupan ALT dan kadar hsCRP Hasil uji kemaknaan untuk kadar hs-CRP setelah 8 mgg, antara kelompok K-P1 tidak berbeda , K-P2 dan P1-P2 berbeda bermakna. Delta peningkatan kadar hs-CRP setelah 4mgg P2 > P1 > K, persentase peningkatan kadar hs-CRP kelompok K ( 0,63.% ), P1 (0,76% ), P2 (39%), Delta peningkatan kadar hs-CRP (0-8 mgg) P2 > P1 > K. Persentase peningkatan kadar hs-CRP (0-8 mgg) kelompok K (0,9%), kelompok P1 (20,64%), dan P2 (158%) , persentase peningkatan kadar hs-CRP terbesar terjadi pada kelompok P2 seiring dengan meningkatnya kadar pemberian ALT. C-reactive protein (CRP) merupakan reaktan fase akut, dan dinyatakan sebagai petanda (marker) inflamasi yang paling bagus serta sangat sensitif,6 sedangkan hs-CRP merupakan pemeriksaan yang lebih sensitif untuk mengukur kadar CRP yang sangat rendah. CRP dihasilkan akibat respons terhadap cedera jaringan, infeksi, peradangan dan nekrosis, sebagai rsspons imunitas non spesifik dan diatur oleh sitokin, diantaranya interleukin-1, intrrleukin-6, dan tumor necrosis faktor α.
Masuknya ALT ke dalam sel endotel, makrofag,
monosit atau adiposit membran sel yang mempengaruhi jalur sinyaling membran yang berkait dengan inflamasi atau efek dependen
ligan terhadap peroksisome proliferator-activated
receptor (PPAR) atau reseptor retinoid X (RXR).7 Asupan tinggi ALT dapat menyebabkan proses inflamasi yang diperankan oleh monosit, makrofag, sel endotel dan sel adiposit. ALT berikatan dengan toll like receptor (TLR-4), mengaktifkan faktor transkripsi (NF-Kb) dan gen transkripsi, yang menghasilkan sitokin peradangan akut yaitu TNF-α, interleukin-6, C reaktif protein dan kemoaktraktan.8 ALT juga memodulasi aktifitas monosit dan makrofag, sebagai manifestasinya adalah peningkatan produksi mediator inflamasi. Penelitian pada manusia
menunjukkan
masing- masing efek tersebut, di mana salah satu efek adalah meningkatkan
risiko diabetes. ALT memicu proses inflamasi, penelitian pada wanita dengan peningkatan indeks massa tubuh, ALT dapat meningkatkan aktivitas tumor necrosis factor (TNF-α), konsumsi ALT juga dihubungkan dengan meningkatnya interleukin-6 ( IL-6) dan C-reactive protein (CRP).9 Penelitian lain yang mendukung adalah
studi pada wanita obes,
yang
mengonsumsi ALT dosis tinggi, terjadi peningkatan aktifitas TNF-α, kadar IL-6 dan CRP.10 Sebuah tinjauan observasional dan intervensi baru- baru ini menyimpulkan bahwa ALT merupakan agen pro-inflamasi, (TNF-α, IL-6), yang keduanya akan menginduksi CRP, sehingga konsentrasi CRP meningkat dikaitkan dengan penanda disfungsi endotel pembuluh darah dan CRP merupakan sitokin yang paling mencolok bila dibandingkan dengan efek dari cis tak jenuh asam lemak.11
Hubungan asupan ALT dan kadar glukosa darah Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa kadar glukosa darah puasa awal terdapat perbedaan bermakna, tetapi masih dalam batas normal, dimana kadar glukosa darah puasa tikus sehat berkisar 50- 135 mg/dl.12 Kelompok K setelah 4 mgg meningkat (3,34 %), P1 meningkat (11,59% ), P2 meningkat ( 51,89 %), peningkatan kadar glukosa darah puasa pada kelompok P2 > K > P1, sedangkan setelah minggu ke 8, kelompok K terjadi penurunan kadar (1,84 %) –di mana tidak memberikan makna fisiologis, pada kelompok P1 terjadi peningkatan (14,68%), dan pada kelompok P2 terjadi peningkatan (104,06%), jadi kelompok P2 > P1 > K. Hasil ini sesuai dengan penelitian pada hewan coba tahun (2009)13’, yang menyebutkan bahwa pemberian diet dengan kandungan ALT 10%, menginduksi resistensi insulin, memicu terjadinya sindroma metabolik, menyebutkan
peningkatan berat badan. Penelitian lain pada tahun (2003)
bahwa efek proinflamatori dari ALT mungkin
menjadi penyebab
meningkatnya resistensi insulin, kegagalan fungsi sel endotel, peningkatan oksidasi lipid.14 Juga sesuai dengan hasil penelitian tahun 2009 yang membuktikan bahwa pemberian ALT 20% kkal meningkatkan insulin resisten.15 Hasil penelitian tahun (2006), menyebutkan bahwa efek ALT menyebabkan peningkatan resistensi insulin pada penderita DM tipe2. Peningkatan kadar glukosa darah puasa yang terjadi pada penelitian ini mungkin melalui mekanisme sebagai berikut:
asupan tinggi ALT
menyebabkan stres oksidatif, sehingga
menyebabkan terbentuknya ROS/RNS yang menyebabkan terjadinya peroksidasi lipid yang
memicu terbentuknya NO, kadar NO yang semakin meningkat mengakibatkan inhibisi irreversibel. Peroksinitrit yang terjadi merupakan oksidan yang kuat dan dapat menyebabkan kerusakan DNA, menginduksi peroksidasi lipid, dan menghasilkan oksidan yang dapat
menyebabkan kematian sel, tak terkecuali sel beta pankreas, sehingga diduga asupan tinggi ALT melalui terbentuknya NO dapat menyebabkan nekrosis sel beta pankreas, sehingga terjadi hiperglikemia. Mekanisme lain yang mendukung adalah sebagai berikut : asupan tinggi ALT merupakan agen proinflamasi, sehingga mendukung terjadinya proses inflamasi. Proses inflamasi memicu produksi sitokin- sitokin teraktifasi terutama Il-6 dan TNF-α
yang
mengaktifasi pembentukan CRP, meningkatnya
CRP menyebabkan terjadinya resistensi
insulin, yang berdampak terjadinya hiperglikemia.
16
Hubungan asupan ALT dan infiltrasi neutrofil Pulau Langerhans dalam keadaan normal tidak ditemukan adanya sel netrofil, adanya sel netrofil merupakan salah satu petunjuk bahwa terjadi proses peradangan/ inflamasi akut. 17 Respons inflamasi ditemukan secara biologis fungsional pada DM tipe 2 dan dapat menginduksi peningkatan migrasi netrofil.18
Sistem innate immune merupakan pertahanan
pertama untuk mencegah proses inflamasi, dalam hal ini akibat paparan asupan tinggi ALT, hal ini sejalan dengan ditemukannya sel nekrosis baik pada kelompok P1 dan P2 dengan derajat yang berbeda, akibat adanya proses peradangan yang berakibat terbentuknya jejas yang ireversibel. Sel- sel netrofil pada pulau Langerhans pankreas dari hasil pemeriksaan histopatologi setelah minggu ke-8, kelompok K tidak dijumpai adanya sel netrofil pada semua tikus (100%) , hal ini identik dengan keadaan normal dimana tidak dijumpai sel netrofil pada pulau Langerhans jaringan pankreas. Kelompok P1ditemukan sel netrofil pada semua tikus dengan derajat ringan (1-2 sel/ LPB) , sedangkan pada kelompok P2 pada 3 tikus ditemukan sel netrofil derajat ringan dan 7 ekor tikus ditemukan sel netrofil derajat sedang. (3-4 sel/ LPB). Kriteria mengenai penentuan jumlah sel netrofil dan derajat berat ringannya proses inflamasi belum pernah dipublikasikan, maka ahli patologi anatomi yang memeriksa histopatologi jaringan pankreas dalam penelitian ini, membuat asumsi bahwa inflamasi derajat ringan bila dijumpai sel netrofil ( 1-2 sel / LPB), derajat sedang bila dijumpai sel netrofil (3-4 sel/LPB ), derajat berat bila dijumpai sel netrofil ( ≥5 sel/LPB ).
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa asupan ALT berpengaruh signifikan terhadap kenaikan kadar glukosa darah, mediator proinflamasi (hs-CRP) dan infiltrasi neurtrofil pada pulau Langerhans. Kenaikan makin meningkat seiring dengan periode waktu perlakuan dan kenaikan dosis pemberian ALT. Saran Penelitian lebih lanjut pada manusia agar lebih dapat mengetahui efek asupan asam lemak trans terhadap penyakit diabetes mellitus .
DAFTAR PUSTAKA 1. 2.
3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
10.
11.
12. 13.
Tjokroprawiro A. Hidup sehat dan bahagia bersama diabetes mellitus. 2005 Mauger JF, Lichtenstein AL, Ausman LM, Jalbert SM, Jauhiainen M, Ehnholm C, Lamarche B. Effect of different forms of dietary hydrogenated fats on LDL particle size. Am J Clin Nutr 2003;78:370–375 Sartika RAD. Pengaruh Asam Lemak Jenuh, Tidak Jenuh dan Asam Lemak Trans terhadap Kesehatan. Jurnal Kesehatan Masyarakat Nasional 2007;2 (4) :154 Meyer KA, Kushi LH, Jacobs DR Jr, Folsom AR. Dietary fat and incidence of type 2 diabetes in older Iowa women. Diabetes Care. 2001;24(9):1528-35 Hu Fb, van Dam RM, Liu S. Diet and risk of Type II diabetes: the role of types of fat and carbohydrate. Diabetologia. 2001;44(7):805-17. Black S, Kushner I, Samols D. C-Reactive Protein. The Journal of Biological Chemistry. 2004; 279:487-90. Micha R, Mozaffarian D. Trans Fatty Acids: Effects on Cardiometabolic Health and Implications for Policy. NIH Public Access.2008 Abbas AK, Liteman AH. 2006. Basic Immunology Update 2nd Ed. Philadelpia: WB Saiunders Company. Mozaffarian D, Rimm EB, King IB, Lawler RL, McDonald GB, Levy WC. trans Fatty acids and systemic inflammation in heart failure1,2,3,4. 2004 American Society for Clinical Nutrition. Am J Clin Nutr .2004;. 80 ;6: 1521-25 Lopez GE, Schulze MB, Meigs JB, Manson JE, Rifai N, Stamfer MJ, et al. Consumption of trans fatty acids is related to plasma biomarkers of inflammation and endothelial dysfunction. J nutr 135,2005;135:562-6 Onge-MPS, Zhang S, Darnell,Allison DB. Baseline Serum C-Reactive Protein Is Associated with Lipid Responses to Low-Fat and High-Polyunsaturated Fat Diet. J. Nutr. 2009; 139 : 4 680-683. Garrison RR. Normal Rat Blood Glucose . Level.http://www.ehow.com/facts_5990203_normal-ratblood glucose-level.html. 2012, Dimand Media,Inc. Dorfman SE, Laurent D, Gounarides JS, Li Xue, Mullarkey TL., Rocheford EC. Metabolic Implication of Dietary Trans- fatty Acids. Obesity journal org.2009;17(6):1200-7
14.
15.
16. 17.
18.
Muller H, Lindman AS, Blomfeldt A, Seljeflot I. Pedersen JI. A Diet Rich in Coconut Oil Reduces Diurnal Postprandial Variations in Circulating Tissue Plasminogen Activator Antigen and Fasting Lipoprotein (a) Compared with a Diet Rich In UnSaturated Fat in Women. Human Nutrition & Metabolism. J Nutr. 2003;133: 342227. Koppel AWP, Elias M, Moseley RH, Green RM. Trans fat feeding results in higher serum alanine aminotransferase and increased insulin resistance compared with a standard murine high-fat diet. AJP – GI; 2009; 297; 2: G378-84 Riserus U. Trans fatty acids, insulin sensitivity and type 2 diabetes. Scandinavian Journal of Food and Nutrition. 2006;50(4):161-5. Krogh-Madsen R, Plomgaard P, Akerstrom T, Møller K, Schmitz O, Pedersen BK. Effect of short-term intralipid infusion on the immune response during low-dose endotoxemia in humans. AJP - Endo 2008; 294; 2: E371-E79 Ehses JA, Perren A. Eppler E, Ribaux P,Pospisilik JA, Ranit Maor-Cahn R. et al. Increased Number of Islet-Associated Macrophages in Type 2 Diabetes. Diabetes 2007; 56 ; 9: 2356-70 .
`
