TESIS
PEMBERIAN EKSTRAK ETANOL DAUN AFRIKA SELATAN (Vernonia amygdalina) ORAL MENINGKATKAN KADAR INSULIN PUASA DAN MENURUNKAN KADAR GLUKOSA DARAH POST PRANDIAL PADA TIKUS PUTIH (Rattus norvegicus) JANTAN DIABETES MELITUS
IVONNE ANDRIANI SANTOSO NIM 1390761027
PROGRAM MAGISTER PROGRAM STUDI ILMU BIOMEDIK PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR 2015 i
TESIS
PEMBERIAN EKSTRAK ETANOL DAUN AFRIKA SELATAN (Vernonia amygdalina) ORAL MENINGKATKAN KADAR INSULIN PUASA DAN MENURUNKAN KADAR GLUKOSA DARAH POST PRANDIAL PADA TIKUS PUTIH (Rattus norvegicus) JANTAN DIABETES MELITUS
Tesis untuk Memperoleh Gelar Magister Pada ProgramMagister, Program Studi Ilmu Biomedik, Program Pascasarjana Universitas Udayana
IVONNE ANDRIANI SANTOSO NIM 1390761027
PROGRAM MAGISTER PROGRAM STUDI ILMU BIOMEDIK PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR 2015
ii
Lembar Pengesahan TESIS INI TELAH DISETUJUI PADA TANGGAL : 18 Juni 2015
Pembimbing I
Pembimbing II
Prof.Dr.dr.Wimpie I Pangkahila, Sp.And, FAACS NIP : 194612131971071001
Prof. dr. I Gusti Made Aman, SpFK NIP : 194606191976021001
Mengetahui
Ketua Program Studi Ilmu Biomedik Program Pascasarjana Universitas Udayana
Direktur Program Pascasarjana Universitas Udayana
Dr.dr.Gde Ngurah Indraguna Pinatih, M.Sc, Sp.GK NIP : 19580521198531002
iii
Prof.Dr.dr.A.A.Raka Sudewi, SpS (K) NIP : 195902151985102001
Tesis Ini Telah Diuji dan Dinilai Oleh Panitia Penguji pada Program Pasca Sarjana Universitas Udayana Pada Tanggal : 30 Mei 2015
Berdasarkan SK Rektor Universitas Udayana Nomor
: 1301/UN14.4/HK/2015
Tanggal
Ketua Anggota
: :
: 4 Mei 2015
Prof.Dr.dr.Wimpie I Pangkahila, Sp.And,FAACS 1. Prof. dr. I Gusti Made Aman, SpFK 2. Prof. Dr. dr. A. A. Gede Budhiarta, Sp.PD-KEMD 3. Prof. Dr. dr. Alex Pangkahila, M.Sc, Sp.And 4. Dr. dr. Desak Made Wihandani, M.Kes
iv
v
UCAPAN TERIMA KASIH
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat, rahmat bimbingan serta petunjukNya penulis dapat menyelesaikan tesis yang berjudul Pemberian Ekstrak Etanol Daun Afrika Selatan (Vernonia amygdalina) Oral Menurunkan Kadar Glukosa Darah
Post Prandial Dan
Meningkatkan Kadar Insulin Puasa Pada Tikus Putih (Rattus norvegicus) Jantan Diabetes Melitus. Pada Kesempatan ini perkenankanlah penulis menyampaikan rasa hormat, penghargaan, dan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Prof. Dr. dr. I Ketut Suastika, SpPD-KEMD, sebagai Rektor Universitas Udayana atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister di Universitas Udayana. 2. Prof. Dr. dr. A. A. Raka Sudewi, Sp.S (K) sebagai Direktur Pascasarjana Universitas Udayana atas kesempatan yang diberikan penulis untuk menjadi mahasiswa Program Magister Pasca Sarjana Universitas Udayana. 3. Prof. Dr. dr. Wimpie I Pangkahila, Sp.And, FAACS selaku Ketua Program Studi Ilmu Kedokteran Biomedik Universitas Udayana, dan pembimbing I yang dengan penuh perhatian telah memberikan dorongan, semangat, bimbingan dan masukan kepada penulis selama penyusunan tesis. 4. Prof. dr. I Gusti Made Aman, SpFK sebagai pembimbing II, dan Kepala Laboratory Animal Unit Bagian Farmakologi Fakultas Kedokteran Universitas Udayana yang dengan penuh perhatian terlah memberikan dorongan, semangat dan selalu memberikan ide, bimbingan dan saran dalam penyusunan tesis ini. 5. Prof. Dr. dr. J. Alex Pangkahila, M.Sc., Sp.And sebagai penguji, yang telah banyak memberikan dorongan, semangat dan selalu memberikan masukan cara penulisan ilmiah yang baik. 6. Prof. Dr. dr. A. A. Gede Budhiarta, Sp.PD-KEMD sebagai penguji yang telah banyak memberikan dorongan, semangat dan selalu memberikan masukan khususnya dibidang endokrin.
vi
7. Dr. dr. Desak Made Wihandani, M.Kes sebagai penguji yang telah banyak memberikan ilmu dan saran yang sangat berarti mengenai teknis menulis ilmiah yang baku, membantu penulis dalam memahami ilmu kedokteran biomolekuler, serta memberikan motivasi sehingga terselesaikannya tesis ini. 8. Drs. I Ketut Tunas, M.Si. yang telah banyak membantu dalam bidang penelitian dan penyusunan tesis ini terutama saran, ide, masukan dan bimbingan dalam bidang statistik. 9.
I Gede Wiranatha. S.Si sebagai staf di Laboratory Animal Unit yang telah banyak membantu secara teknis dalam pelaksanaan penelitian ini.
10. Made Surya Pramana Mahardika, S.TP, M.Sc sebagai staf di Tehnologi Pangan Universitas Udayana yang telah banyak membantu dalam pembuatan ekstrak pada pelaksanaan penelitian ini. 11. Dr. dr. Ni Made Linawati, M.Si sebagai kepala laboratorium Mantra Medika yang telah membantu penulis secara teknis dalam pelaksanaan penelitian ini. 12. Staf administrasi dan teman sejawat mahasiswa Program Magister Ilmu Biomedik Kedokteran Anti Aging yang telah memberikan banyak bantuan, dorongan semangat penulis untuk menyelesaikan tesis ini. 13. Suami tercinta, Dede Sunarto Kadiman, yang dengan setia mendampingi setiap waktu dan senantiasa memberikan doa, cinta dan kasih serta dukungan moril yang tiada hentinya dalam menyelesaikan program magister ini. Penulis menyadari bahwa tesis ini jauh dari sempurna, karena itu penulis mengharapkan kritikan dan saran yang membangun untuk memperbaikinya. Semoga tesis ini dapat bermanfaat bagi masyarakat serta kemajuan ilmu pengetahuan, khususnya Ilmu Kedokteran Anti Aging.
Denpasar, Mei 2015 Penulis
vii
ABSTRAK PEMBERIAN EKSTRAK ETANOL DAUN AFRIKA SELATAN (Vernonia amygdalina) ORAL MENINGKATKAN KADAR INSULIN PUASA DAN MENURUNKAN KADAR GLUKOSA DARAH POST PRANDIAL PADA TIKUS PUTIH (Rattus norvegicus) JANTAN DIABETES MELITUS
Diabetes melitus adalah penyakit kelainan metabolik dengan karakteristik hiperglikemia kronis serta kelainan metabolisme karbohidrat, lemak dan protein yang disebabkan oleh penurunan sekresi insulin, kerja insulin maupun keduanya. Glukosa darah tidak dapat digunakan dengan baik dan menumpuk di dalam darah karena pankreas tidak cukup memproduksi insulin yang diproduksi tersebut. Ekstrak daun Afrika Selatan dengan kandungan zat aktifnya seperti saponin, tanin, flavonoid, alkaloid dan polifenol dapat digunakan untuk menurunkan glukosa darah post prandial. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pemberian ekstrak daun Afrika Selatan (Vernonia amygdalina) secara oral meningkatkan plasma insulin dan menurunkan kadar glukosa darah post prandial pada tikus putih (Rattus norvegicus) jantan yang diabetes melitus. Penelitian ini adalah eksperimental murni dengan Pretest Posttest Control Group Design, menggunakan tikus putih (Rattus norvegicus) usia 2,5 bulan dengan berat 180 – 200 gram. Jumlah sampel ini 20 ekor tikus diabetes yang dibagi menjadi 2 kelompok, masing – masing kelompok sebanyak 10 ekor yaitu kelompok kontrol dan kelompok perlakukan (daun Afrika Selatan). Kelompok kontrol diberikan plasebo (aquadest) sebanyak 1cc setiap hari selama 14 hari. Sedangkan kelompok perlakuan diberikan ekstrak etanol daun Afrika Selatan 80mg/20grBB tikus setiap hari selama 14 hari. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa pada kelompok perlakuan terjadi penurunan glukosa darah post prandial secara bermakna dari184,3017,06mg/dL menjadi 166,9014,98mg/dL (p<0,05), dan terjadi peningkatan kadar insulin puasa secara bermakna dari 6,530,23IU/ml menjadi 7,250,40IU/ml (p<0,05), sementara kelompok kontrol tidak menunjukkan perbedaan yang bermakna. Kesimpulan dari penelitian ini adalah pemberian ekstrak etanol daun Afrika Selatan 80mg/200gr BB tikus secara oral selama 14 hari menrunkan kadar glukosa darah post prandial dan meningkatkan kadar insulin puasa pada tikus diabetes melitus. Kata kunci : ekstrak daun Afrika Selatan, kadar glukosa darah post prandial, kadar insulin puasa , tikus diabetes melitus.
viii
ABSTRACT ORAL ADMINISTRATION OF AFRICAN BITTER LEAF (Vernonia Amygdalina) EXTRACT INCREASED FASTING INSULIN LEVEL AND DECREASED POST PRANDIAL GLUCOSE LEVEL OF DIABETIC ALBINO MALE RATS (Rattus norvegicus) Diabetes mellitus is a metabolic disorders characteristize of chronic hyperglycemia and abnormal metabolism of carbohydrates, fats and proteins caused by decrease in insulin secretion, insulin action or both. Blood glucose can not be used properly and accumulates in the blood because the pancreas does not produce enough insulin to metabolize blood glucose and insulin resistance occurs so that the body can not effectively use the insulin that is produced. African bitter leaf extract the active substance example saponin, tannin, flavonoid, alkaloid and polifenol can be decreased post prandial glucose level. The purpose of this study was to determine that the treatment of African Bitter Leaf extract orally increased fasting plasma insulin level and lowers post prandial blood glucose and of diabetic albino male rats (Rattus norvegicus). The study was conducted using the Experimental Pretest Posttest Control Group Design involving control group and experimental group. This research used 2,5 months old and 180-200gr weight laboratory rats (Rattus norvegicus) as subject. The samples of 20 diabetic rats were divided into two groups of 10 subjects each for control group dan experimental group (African bitter leaf extract). Control group was treated with 1cc of placebo aquadest everyday for 14 days, experimental group was treated with 80mg/200gr rat body weight African bitter leaf extract everyday for 14 days. The study concluded that the group which given extract of African Bitter leaf decreased significantly the Post Prandial blood glucose level, from 184.7012.37mg/dL to 166.9014.98mg/dL (p<0.05), and increased significantly fasting plasma insulin level, from 6.530.23IU/ml to 7.250.40IU/ml (p<0.05). The control group did not showed significantly result. The study concluded that the administration of 80mg/200gr rat body weight African bitter leaf extract everyday for 14 days decreased post prandial glucose level and increased fasting plasma insulin level in diabetic rats significantly. Key words : African bitter leaf extract, diabetic mellitus rat, post prandial glucose plasma level, fasting plasma insulin, DM
ix
DAFTAR ISI SAMPUL DALAM .............................................................................................. i PRASYARAT GELAR ........................................................................................ ii LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................. iii PENETAPAN PANITIA PENGUJI USULAN ................................................... iv LEMBAR BEBAS PLAGIAT .............................................................................. v UCAPAN TERIMA KASIH ................................................................................ vi ABSTRAK ........................................................................................................... viii ABSTRACT ........................................................................................................... ix DAFTAR ISI ........................................................................................................ x DAFTAR TABEL ................................................................................................. xii DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiii DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................... xiv DAFTAR SINGKATAN ...................................................................................... xvi DAFTAR LAMBANG ........................................................................................ xvii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ......................................................................................... 1 1.2 Rumusan masalah ..................................................................................... 7 1.3 Tujuan Penelitian ...................................................................................... 7 1.4 Manfaat Penelitian ........................................................................................... 8 BAB II KAJIAN PUSTAKA 2.1 Penuaan .................................................................................................... 9 2.1.1 Definisi Penuaan ............................................................................. 9 2.1.2 Penyebab Penuaan ........................................................................... 9 2.2 Penyakit Degeneratif ................................................................................ 9 2.2.1 Definisi Diabetes Mellitus ............................................................... 10 2.2.2 Faktor Risiko Diabetes Mellitus ...................................................... 11 2.2.3 Klasifikasi Diabetes Mellitus .......................................................... 11 2.2.4 Penyebab Diabetes Mellitus Tipe 2 ................................................. 12 2.2.5 Gejala Klinis Diabetes Melitus ....................................................... 13 2.2.6 Kriteria Diagnosis Diabetes Melitus ............................................... 14 2.2.7 Terapi Penanganan Diabetes Melitus Tipe 2 ................................... 15 2.3 Tanaman Obat ........................................................................................... 16 2.3.1 Definisi Tanaman Obat ................................................................... 16 2.3.2 Penggunaan Tanaman Obat ............................................................. 17 2.4 Daun Afrika Selatan ................................................................................. 18 2.4.1 Kandungan Nutrisi dan Manfaat Daun Afrika Selatan ................... 19 2.4.2 Kandungan Senyawa Kimia Daun Afrika Selatan .......................... 20 2.5 Hewan Percobaan ..................................................................................... 28 2.5.1 Tikus putih (Rattus norvegicus) sebagai Hewan Coba ................... 30 2.5.2 Kriteria Tikus Diabetes ................................................................... 30 2.5.3 Mekanisme Streptozotocin Menginduksi Diabetes Mellitus .......... 30 BAB III KERANGKA BERPIKIR, KONSEP DAN HIPOTESA PENELITIAN 3.1 Kerangka Berpikir ..................................................................................... 32 3.2 Konsep ...................................................................................................... 33 3.3 Hipotesis Penelitian .................................................................................. 34
x
BAB IV METODE PENELITIAN 4.1 Rancangan Penelitian ............................................................................... 35 4.2 Lokasi dan Waktu Penelitian .................................................................... 36 4.2.1 Lokasi Penelitian ............................................................................. 36 4.2.2 Waktu Penelitian ............................................................................. 37 4.3 Subjek dan Sample ................................................................................... 37 4.3.1 Variable Populasi ............................................................................ 37 4.3.2 Kriteria Subjek ................................................................................ 37 4.3.3 Penghitungan Besar Sampel ............................................................ 38 4.3.4 Tehnik Penentuan Sampel ............................................................... 39 4.4 Variable Penelitian ................................................................................... 40 4.4.1 Klasifikasi Variabel ......................................................................... 40 4.4.2 Definisi Operasional Variabel .............................................................. 40 4.5 Bahan dan Instrumen Penelitian ............................................................... 42 4.6 Prosedur Penelitian ................................................................................... 43 4.6.1 Pemeliharaan Hewan Tikus Percobaan ........................................... 43 4.6.2 Pelaksanaan Pemeriksaan ................................................................ 44 4.6.3 Cara Pembuatan Daun Afrika Selatan ............................................. 45 4.6.4 Cara Pemeriksaan Kadar Gula Darah 2 Jam Post Prandial ............. 46 4.6.5 Cara Pemeriksaan Kadar Insulin Plasma ........................................ 46 4.6.6 Alur Penelitian ................................................................................ 48 4.7 Analisis Data ............................................................................................ 49 BAB V HASIL PENELITIAN 5.1 Uji Normalitas Data ................................................................................. 50 5.2 Uji Homogenitas Data .............................................................................. 51 5.3 Insulin ....................................................................................................... 51 5.3.1 Uji Komparabilitas .......................................................................... 51 5.3.2 Uji Efek Pemberian Ekstrak Daun Afrika Selatan .......................... 52 5.3.3 Perbandingan Insulin Sebelum dan Sesudah Pemberian Ekstrak Daun Afrika Selatan ................................................................................. 52 5.4 Glukosa Darah 2 Jam Post Prandial ......................................................... 54 5.4.1 Uji Komparabilitas .......................................................................... 54 5.4.2 Uji Efek Pemberian Ekstrak Daun Afrika Selatan .......................... 54 5.4.3 Perbandingan Gula Darah Sebelum dan Sesudah Pemberian Ekstrak Daun Afrika Selatan ........................................................................ 55 BAB VI PEMBAHASAN HASIL PENELITIAN 6.1 Pengaruh Pemberian Ekstrak Daun Afrika Selatan ................................. 57 BAB VII SIMPULAN DAN SARAN 7.1 Simpulan ................................................................................................... 61 7.2 Saran ......................................................................................................... 61 DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 62 LAMPIRAN ........................................................................................................ 67
xi
DAFTAR TABEL TABEL HALAMAN 2.3.1 Kandungan Nutrisi dan Manfaat Daun Afrika Selatan ....................................... 2.3.2 Kandungan Senyawa Kimia Daun Afrika Selatan ............................................. 2.3.3 Kandungan Senyawa Kimia Daun Afrika Selatan khususnya Saponin ............. 2.3.4 Perbandingan Kadar Fitokimia ........................................................................... 5.1 Hasil Uji Normalitas Data Glukosa Darah Post Prandial Sebelum dan Sesudah Perlakuan ............................................................................................. 5.2 Homogenitas Data Glukosa Darah Post Prandial Antar Kelompok Perlakuan ............................................................................................................................ 5.3 Perbedaan Rerata Insulin Antar Kelompok Sebelum Diberikan Ekstrak Daun Afrika Selatan ........................................................................................... 5.4 Perbedaan Rerata Insulin Antar Kelompok Sesudah Diberikan Ekstrak Daun Afrika Selatan ........................................................................................... 5.5 Perbandingan Insulin Sebelum dan Sesudah Pemberian Ekstrak Daun Afrika Selatan ..................................................................................................... 5.6 Perbedaan Rerata Glukosa Darah Post Prandial Antar Kelompok Sebelum Diberikan Ekstrak Daun Afrika Selatan ............................................................ 5.7 Perbedaan Rerata Glukosa Darah Post Prandial Antar Kelompok Sesudah Diberikan Ekstrak Daun Afrika Selatan ............................................................ 5.8 Perbandingan Glukosa Darah Post Prandial Sebelum dan Sesudah Pemberian Ekstrak Daun Afrika Selatan ...........................................................
xii
20 21 23 24 50 51 51 52 53 54 55 56
DAFTAR GAMBAR GAMBAR HALAMAN 2.2 Daun Afrika Selatan (Vernonia Amygdalina) .................................................. 18 2.3.1 Fotomikrograf 400x pada Pankreas Kelompok Kontrol Normal ...................... 26 2.3.2 Fotomikrograf 400x pada Pankreas Kelompok Kontrol Diabetes .................... 26 2.3.3 Fotomikrograf 400x pada Pankreas Kelompok Perlakuan dengan Pemberian Daun Afrika Selatan 200mg/kgBB selama 28 hari ........................................... 27 2.3.4 Fotomikrograf 400x pada Pankreas Kelompok Kontrol Positif yang diberikan Insulin 5IU/kgBB .............................................................................................. 27 2.4 Tikus Putih Jantan (Rattus Norvegicus) ........................................................... 29 2.4.3 Mekanisme Streptozotocin Dan Nicotinamide Dalam Menginduksi Diabetes Melitus …………………………………………………………… .. 31 3.1 Konsep Penelitian ............................................................................................. 34 4.1 Rancangan Penelitian ....................................................................................... 35 4.6.6 Alur Penelitian ................................................................................................. 48 5.1 Perbandingan Insulin Antara Kelompok Kontrol dengan Kelompok Perlakuan .......................................................................................................... 53 5.2 Perbandingan Glukosa Darah Post Prandial Antara Kelompok Kontrol dengan Kelompok Perlakuan ........................................................................... 56
xiii
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran Halaman 1. Uji Normalitas Data .................................................................................
67
2. Uji t-independent ......................................................................................
67
3. Uji t-paired ...............................................................................................
68
4. Ethical Clearance .....................................................................................
72
5. Hasil Uji Fitokimia Daun Afrika Selatan .................................................
73
6. Hasil Uji Saponin TLC Scanner ...............................................................
74
7. Hasil Uji Toksisitas LC50 ........................................................................
75
xiv
DAFTAR SINGKATAN AAM ADP ATP Ca2+ DM DNA GLUT 2 GLUT 4 GAEAC
: : : : : : : : :
Anti Aging Medicine Adenosine Diphosphate Adenosine Triphosphate Calsium 2+ Diabetes Mellitus Deoxyribo Nucleic Acid Glucose Transporter – 2 Glucose Transporter – 4 Garlic Acid Equivalent antioksidant capacity
GAE
:
Garlic acid Equivalent
TAE
:
Tannic Acid Equivalent
IC 50%
:
Inhibitor konsentrasi terhadap radikal bebas DPPH 0,1 mM
IC
:
Inhibition Concentratiom
STZ
:
Streptozotocin
NA
:
Niacinamid
PARP-1
:
Poly Adenosinetriphosphate Ribose Polymerase – 1
PRPP
:
Phosphoribosylpyrophosphate
NMN
:
Nicotinamide Mononucleotide
NAMPT
:
Nicotinamide Phosphoribosyltransferase
NMNAT
:
Nicotinamide acid Mononucletide Adenylytransferase
HE
:
Haematoxylin Eoosin
GAF
:
Gomori Aldehyde Fuschin
xv
DAFTAR LAMBANG
α:
Alfa
β:
Beta
Υ:
Gamma
%:
persen
xvi
