Potensi Panduratin A dalam Rimpang Temu Kunci (Boesenbergia pandurata) sebagai Agen Kokemoterapi Endah Puji Septisetyani*, Fina Aryani Geonadi, Maya Fitria, Diah Ayu Putri W. Cancer Chemoprevention Research Center, Fakultas Farmasi, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta, Telp./ Fax. +62-274-543120 Abstrak Temu kunci (Boesenbergia pandurata), salah satu tanaman yang banyak digunakan sebagai bumbu dapur, memiliki potensi untuk dikembangkan sebagai agen kokemoterapi. Ekstrak metanolik dari rimpang temu kunci mempunyai efek antimutagenik pad Trp-P-1 pada uji Amest tes. Enam kandungan zat aktif yang menunjukkan antimutagenik ini adalah kalkon, cardamonin, pinocembrin, pinostrobin, 4-hidroksipanduratin, dan Panduratin A. Panduratin A, mampu menghambat
faktor-faktor
pemicu
kanker
melalui
aktivitasnya
sebagai
antioksidan. Selain itu, Panduratin A juga telah terbukti mempunyai aktivitas antimutagenik melalui induksi Quinon Reduktase (QR) yang merupakan enzim pemetabolisme fase II. Enzim fase II memiliki peran penting dalam mekanisme pertahanan sel dan metabolisme termasuk detoksifikasi senyawa-senyawa elektrofilik yang dapat mematikan sel. Pada sel kanker kolon HT29, Panduratin A mampu menekan proliferasi melalui induksi apoptosis dengan mekanisme penekanan ekspresi enzim siklooksigenase-2 (COX-2). Pada kanker kolon, Panduratin A lebih memiliki potensi sitotoksik yang lebih tinggi dari pada inhibitor selektif COX-2 Celecoxib dan obat-obat antitumor 5-flurouracil and Cisplatin. Mekanisme penghambatan proliferasi sel kanker oleh Panduratin A juga melibatkan penghambatan daur sel pada fase G1 dan G2/M sehingga mitosis tidak berjalan. Berdasarkan penelitian-penelitian tersebut, Panduratin A berpotensi untuk dikembangkan sebagai agen kokemoterapi khususnya untuk meningkatkan efektivitas terapi pada kanker kolon.
Kata kunci: Boesenbergia pandurata, Panduratin A, kokemoterapi, apoptosis, kanker kolon. * Penulis korespondensi, e-mail:
[email protected]
1
PENELITIAN RIMPANG TEMU KUNCI Secara umum, masyarakat Indonesia menggunakan rimpang temu kunci (Boesenbergia pandurata) sebagai bumbu masak, sebagai peluruh dahak, untuk mengatasi flatulensi, penambah nafsu makan, untuk menyembuhkan sariawan, dan pemacu keluarnya air susu ibu (ASI). Dari suatu hasil penelitian, diketahui bahwa ekstrak rimpang yang larut dalam etanol dan aseton memiliki aktivitas antioksidan pada percobaan dengan minyak ikan sehingga mampu menghambat proses ketengikan (Plantus, 2008). Perasan dan infusa rimpang temu kunci memiliki
aktivitas
analgetik,
abortivum,
resorpsi,
dan
penghambatan
perkembangan janin tikus. Trakoontivakorn et al. (2001) menyatakan bahwa ekstrak metanolik dari rimpang temu kunci mempunyai efek antimutagenik pad Trp-P-1 pada uji Amest. Enam kandungan zat aktif yang menunjukkan antimutagenik ini adalah khalkon, cardamonin, pinocembrin, pinostrobin, 4hidroksipanduratin, dan panduratin A. IC50 masing-masing zat tersebut adalah 5,2 m M, 5,9 m M, 6,9 m M, 5,3 m M, 12,7 m M, dan 12,1. Keenam kandungan dari temu kunci ini menunjukkan penghambatan induksi mutagenesis yang mirip. Kesemuanya merupakan inhibitor kuat N-hidroksilasi dari Trp-P-2. Mekanisme kerja dari zat-zat aktif ini yaitu menghambat
aktivasi pertama dari amin
heterosiklik. Dari penelitian-penelitian di atas dapat diketahui bahwa di dalam rimpang temu kunci terdapat zat aktif yang berpotensi sebagai antioksidan, antimutagenik, dan agen antiangiogenesis yang dimungkinkan karena kemampuan menekan ekspresi enzim siklooksigenase-2 (COX-2) yang bermanfaat dalam pencegahan atau terapi kanker (Trakoontivakorn et al., 2001). Yun et al. (2006) telah membuktikan bahwa panduratin A yang merupakan derivat dari kalkon juga mempunyai berbagai efek biologis, seperti antiinflamasi, analgetik, dan antioksidan. Pada penelitian sebelumnya, telah dibuktikan bahwa panduratin A memiliki efek antiinflamasi pada sel RAW 264.7. Namun, penelitian lebih lanjut menunjukkan bahwa Panduratin A berpotensi sebagai antikanker dengan mekanisme aksi menginduksi apoptosis pada sel kanker kolon HT29.
2
Gambar 1. Panduratin A.
PANDURATIN A SEBAGAI AGEN PENCEGAH TUMORIGENESIS Target pencegahan tumorigenesis adalah pada tahap inisiasi sel normal oleh senyawa karsinogenik. Agen kemopreventif yang memiliki aktivitas sebagai pencegah tumorigenesis memiliki kemampuan dalam penghambatan transformasi senyawa prokarsinogen menjadi karsinogen, detoksifikasi senyawa karsinogen, atau peredaman radikal bebas (antioksidan) (Surh, 1999). Efek induksi quinon reduktase Di dalam tubuh, senyawa prokarsinogen akan mengalami metabolisme fase I sehingga diaktivasi menjadi senyawa karsinogen. Panduratin A memiliki kemampuan dalam mencegah dan menghambat inisiasi tumor oleh senyawa karsinogen. Senyawa karsinogen merupakan senyawa elektrofilik yang sangat reaktif dan sangat potensial dalam menyebabkan kerusakan dan kematian sel. Senyawa karsinogen dalam bentuk epoksida mampu berinterkalasi dengan DNA sehingga akan mengganggu proses replikasi DNA maupun sintesis mRNA dan menyebabkan mutasi (Besaratini and Pfeifer, 2006). Proses inisiasi tumor oleh senyawa-senyawa tersebut dapat dicegah melalui mekanisme peningkatan ekspresi enzim pemetabolisme fase II. Panduratin A dapat menginduksi enzim quinon reduktase (QR) yang termasuk enzim pemetabolisme fase II (Kirana et al., 2006). Enzim pemetabolisme fase II memiliki peran penting dalam mekanisme pertahanan sel dan metabolisme. Enzim tersebut akan mendetoksifikasi senyawasenyawa elektrofilik yang dapat berikatan kovalen dengan protein maupun asam nukleat sehingga kerusakan sel dan inisiasi terjadinya mutasi dapat dicegah.
3
Aktivitas antioksidan Dalam pencegahan inisiasi tumor, aktivitas antioksidan memiliki peran penting dalam meredam radikal-radikal bebas. Senyawa radikal bebas juga merupakan senyawa elektrofilik reaktif yang dapat bereaksi membentuk ikatan kovalen dengan makromolekul sel termasuk protein-protein dan asam nukleat. Reaksi dengan asam nukleat dapat menyebabkan terjadinya mutasi yang merupakan inisiasi munculnya tumor. Aktivitas antioksidan dari panduratin A mampu meredam radikal-radikal bebas, termasuk radikal oksida nitrit yang merupakan pemicu tumorigenesis. Secara in vitro, Panduratin A mampu menghambat pertumbuhan sel kanker HepG2 yang diinduksi dengan tert-butil hidroksi peroksida (t-BHP). Panduratin A menghambat kuat t-BHP yang merupakan
senyawa
induktor
kanker
dengan
mekanisme
pembentukan
intermediet radikal bebas. Panduratin A dapat memproteksi sel HepG2 melaui perbaikan
kerusakan oksidatif yang disebabkan oleh t-BHP
dengan cara
peredaman radikal bebas (Sohn et al., 2005).
PANDURATIN A SEBAGAI AGEN PENEKAN PERKEMBANGAN KANKER Target agen kemopreventif dalam penekanan perkembangan kanker adalah pencegahan dan/atau penghambatan proliferasi sel kanker. Target ini memainkan peran penting dalam penghambatan tumorigenesis pada tahap promosi, progresi, dan transformasi tumor menjadi kanker yang ganas (angiogenesis dan metastasis) (Surh, 1999). Efek penghambatan daur sel Aktivitas proliferasi sel ditentukan oleh aktivitas daur sel. Sel dalam kedaan terdiferensiasi tidak akan mengaktivasi daur sel sehingga tidak akan berproliferasi. Sel dalam keadaan istirahat, atau berada pada fase G0, dapat menginisiasi daur sel kembali jika sel merespon faktor pertumbuhan. Untuk mengawali kembali fase G1, sel memerlukan aktivasi berbagai kompleks cyclinCDK dan faktor transkripsi yang akan memicu ekspresi protein-protein yang
4
diperlukan untuk replikasi DNA. Kompleks cyclin-CDK dihambat oleh proteinprotein inhibitor, di antaranya p27Kip1 dan p21WAF/Cip1. Dengan adanya penghambatan kompleks cyclin-CDK, sel tidak dapat menyelesaikan daur selnya sehingga pertumbuhannya juga akan terhenti (King, 2000). Pada sel PC3 dan DU145, panduratin A dapat meningkatkan ekspresi p27Kip1 dan/atau p21WAF/Cip1 yang akan menurunkan level kompleks cyclin-CDK yang diperlukan selama daur sel (Yun et al., 2006). Protein cyclin dan CDK membentuk kompleks yang memacu fosforilasi pRb sehingga menyebabkan pelepasan HDACs (Histone Deacetylase). Pelepasan HDACs ini melepas ikatan elektrostatik histon-DNA sehingga E2F, salah satu faktor transkripsi, dapat menempati posisi aktifnya untuk mentranskripsi gen-gen yang diperlukan dalam perjalanan daur sel. Akibat dari terhambatnya aktivitas dan ekspresi protein cyclin D dan E serta CDK 4 dan 6 adalah siklus sel akan kembali pada fase G0 karena tidak dapat melampaui restriction point. Penelitian yang lain menunjukkan bahwa salah satu efek dari penghambatan aktivitas cyclin B1-cdc2 oleh panduratin A mengakibatkan terhentinya transisi fase G2/M. Dengan penghambatan aktivitas daur sel pada berbagai fase, maka panduratin A memiliki sifat antiproliferatif yang dapat menekan pertumbuhan sel kanker (Lodish et al., 2000).
Gambar 2. Penghambatan daur sel oleh panduratin A (
).
5
Efek induksi apoptosis Salah satu target dari agen kemopreventif adalah induksi apoptosis pada sel kanker. Apoptosis merupakan kematian sel yang terprogram sehingga induksi apoptosis melibatkan suatu jalur aktivasi tertentu yang akan meningkatkan selektivitas agen kemopreventif pada sel kanker. Protein-protein penting yang berperan dalam regulasi apoptosis antara lain p53, keluarga protein Bcl-2, dan protein caspase. Protein-protein proapoptosis dapat diaktivasi karena suatu sinyal intrinsik melalui kerusakan DNA maupun ekstrinsik karena aktivasi reseptor kematian Fas oleh suatu ligan. Agen kemopreventif dapat menginduksi terjadinya apoptosis baik melalui jalur intrinsik maupun ekstrinsik (Chang and Kinghorn, 2001). Padas el HT-29, panduratin A dapat memacu apoptosis dengan diamatinya insidensi kondensasi kromatin, fragmentasi DNA, dan terbentuknya badan-badan apoptosis. Induksi apoptosis ini diperantarai oleh aktivasi protein caspase, yaitu caspase 3, 6, 7, dan 8 (Yun et al., 2006). Protein caspase selanjutnya akan mengaktivasi DNase untuk memfragmentasi DNA serta mengaktivasi proteaseprotease lain sehingga makromolekul sel tidak berfungsi lagi. Sebagai agen antikanker,
induksi
apoptosis
ini
sangat
menguntungkan
karena
tidak
mengakibatkan respon patologis seperti halnya jika terjadi nekrosis. Selain itu, induksi apoptosis pada sel kanker bersifat selektif sehingga toksisitas pada sel normal relatif lebih rendah. Efek penghambatan angiogenesis Penghambatan angiogenesis merupakan salah satu target yang strategis untuk pengobatan kanker. Pemacuan angiogenesis untuk pembentukan pembuluh darah baru menuju sekumpulan sel tumor diperlukan untuk penyediaan nutrisi dan oksigen. Angiogenesis selanjutnya dapat memungkinkan terjadinya penyebaran sel tumor ke jaringan yang lain (metastasis). Penghambatan angiogenesis dapat terjadi melalui penghambatan ekspresi faktor pertumbuhan pemicu sel-sel endotelial seperti vascular endothelial growth factor (VEGF) (Hanahan and Weinberg, 2000).
6
Panduratin A dapat menghambat proses angiogenesis melalui penekanan ekspresi enzim siklooksigenase-2 (COX-2). Enzim COX-2 memiliki peran yang penting dalam pembentukan prostaglandin yang merupakan faktor pemicu ekspresi VEGF. Penekanan ekspresi VEGF akan menghambat angiogenesis (Yun et al., 2003).
Gambar 3. Mekanisme aksi panduratin A sebagai pencegah tumorigenesis dan penekan perkembangan kanker (
: penghambatan).
POTENSI PANDURATIN A SEBAGAI AGEN KOKEMOTERAPI Pada umumnya hampir semua regimen dalam pengobatan kanker merupakan suatu kombinasi dari beberapa obat. Idealnya, ko-kemoterapi merupakan kombinasi dari agen-agen yang memiliki efek sinergi melawan sel kanker dengan profil toksisitas yang masih dapat ditoleransi (efek toksik seminimal mungkin). Namun, realitanya penggunaan agen kemoterapi sering menimbulkan toksisitas yang tinggi terhadap organ normal dan menimbulkan resistensi (Ortobiotech, 2007). Salah satu pendekatan yang dapat dilakukan untuk menghindari masalah tersebut adalah dengan mengkombinasikan agen kemoterapi dengan agen kemopreventif yang memiliki selektivitas yang lebih tinggi sehingga diharapkan selain meningkatkan efikasi dari agen kemoterapi utama juga menurunkan toksisitasnya terhadap jaringan normal.
7
Pada kanker kolon, panduratin A menunjukkan potensi sitotoksik yang lebih tinggi dari pada celecoxib, inhibitor selektif COX-2, dan obat-obat antitumor 5-flurouracil and cisplatin (Yun et al., 2003). Kombinasi antara panduratin A dengan agen-agen kemoterapi diperkirakan dapat meningkatkan efektivitas terapi dan mengurangi toksisitas, toleransi, maupun resistensi yang mungkin terjadi. Potensi penghambatan COX-2, induksi apoptosis, dan efek sitotoksik dari panduratin A pada sel kanker kolon HT-29 memberikan prospek yang baik dalam pengembangan sebagai agen kokemoterapi untuk kanker kolon. Cisplatin memiliki efek samping berupa kerusakan ginjal/ nefrotoksik. Meskipun mekanisme pasti dari ciplastin dalam menginduksi nefrotoksisitas belum dipahami, tetapi beberapa penelitian menunjukkan bahwa hal ini berkaitan dengan fragmentasi DNA yang diinduksi oleh suatu endonuklease. Hal ini ditunjukkan sebelumnya bahwa DNase I adalah endonuklease ginjal yang sangat aktif dan penghentiannya oleh antisense bersifat protektif terhadap sel epitelial tubuler ginjal secara in vitro. Penelitian menunjukkan bahwa DNase I mewakili kurang lebih 80% dari aktivitas total endonuklease pada ginjal dan kultur sel epitel tubuler ginjal. Data penelitian menunjukkan bukti langsung bahwa DNase berperan dalam pembentukan luka pada ginjal yang diinduksi oleh cisplatin (Basnakian et al, 2005). Selain itu, cisplatin juga menyebabkan neurotoksisitas. Oleh karena itu, perlu dilakukan uji kombinasi cisplatin dengan panduratin A untuk melihat prospek pengembangan kokemoterapi dalam aplikasi klinis. Selain cisplatin dan 5-fluorourasil yang umum digunakan dalam kemoterapi, diperlukan penelitian uji kombinasi dengan agen kemoterapi lain mengingat potensi panduratin A sebagai agen kokemiterapi.
SIMPULAN Panduratin A merupakan agen kemopreventif yang memiliki aktivitas antioksidan,pengiinduksi enzim pemetabolisme fase II quinon reduktase, penghambatan daur sel (efek antiproliferatif), penginduksi apoptosis, serta penghambatan angiogenesis. Panduratin A dapat bekerja sebagai pencegah tumorigenesis meupun penekan perkembangan kanker. Potensi penghambatan
8
ekspresi COX-2 panduratin A yang lebih tinggi daripada celexocib serta potensi sitotoksik yang lebih tinggi daripada 5-fluorouracil dan cisplatin memberikan prospek yang baik untuk pengembangan panduratin A sebagai agen kokemoterapi.
SARAN Untuk pengembangan panduratin A sebagai agen kokemoterapi, perlu dilakukan uji kombinasi baik secara in vitro maupun in vivo dengan agen kemoterapi. Selain itu, uji toksisitas panduratin A juga perlu dilakukan.
DAFTAR PUSTAKA Basnakian, A., Eugene, O., Xiaoyan, Y., Markus, N., Hans, G., and Sudhir, V., 2005, Cisplatin Nephrotoxicity is Mediated by Deoxyribonuclease I. J. Am. Soc. Nephrol., 16: 697-702. Besaratini, A. and Pfeifer, G.P., 2006, Investigating Human Cancer Ethiology by DNA Lesion Footprinting and Mutagenicity Analysis, Carcinogenesis, 27(8):1526-1537. Chang, L.C. and Kinghorn, A.D., 2001, Flavonoid as Chemopreventive Agent, Boiactive Compound from Natural Sources, Isolation, Characterization and Biological Properties, Tailor & Friends, New York. Hanahan, D. dan Weinberg, R.A.. 2002. The Hallmark of Cancer, Cell, 100: 5770. King, R.J.B., 2000, Cancer Biology 2nd Edition, Pearson Education Limited, London. Kirana, C., Jones, G.P., Record, I.R., and McIntosh, G.H., 2006, Anticancer Properties of Panduratin A Isolated from Boesenbergia Pandurata (Zingiberaceae), Journal of Natural Medicine, 61:131-137. Lodish, H., Arnold, B., Zipursky, S. L., Matsudara, P., David, B., Darnell, J. E., 2000, Molecular Cell Biology, W. H. Freeman and Company, London. Orthobiotech, 2007, DOXIL Product Information, Ortho Biotech Products L.P. http://orthobiotech.com/common/prescribing_information/DOXIL/PDF/D OXIL_PI_Booklet.pdf [4 April 2008]. Plantus, 2008, Fingerroot (Boesenbergia pandurata Roxb. Schult). http://anekaplanta.wordpress.com/2008/01/04/temu-kunci-boesenbergiapandurata-roxb-schlechter/ [15 Maret 2008]. Sohn, J.H., Han, K.L., Lee, S.H., and Hwang, J.K., 2005, Protective Effects of Panduratin Against Oxidative Damage of tert-Butylhydroperoxide in Human HepG2 Cells, Biological and Pharmaceutical Bulletin, 28(6):1083-1086. Surh, Y. J., 1999, Molecular Mechanism of Chemopreventive Effect of Selected Dietary and Medicinal Phenolic Substances, Mutation Res. 428: 305-327.
9
Trankoontivakorn, G., Nakahara, K., Shinmoto, H., Takenaka, M., Kameyama, M.O., Ono, H., Yoshida, H.M., Nagata, T., and Tsushida, T., 2001. Structural Analysis of a Novel Antimutagenic Activity of Flavonoids in Thai Spice, Fingerroot (Boesenbergia pandurata Schult.) Against Mutagenic Heterocyclic Amines, J. Agric. Food. Chem, 49(6):3046-3050. Yun, J.M., Kwon, H.J., Lee, S.H., and Hwang, J.K., 2003, Supression of Cyclooxygenase-2 and Inducible Nitric Oxide Synthase by Panduratin A in RAW 264.7 Macrophages, Departement of Biotechnology and Bioproduct Research Center Yonsei University, Seoul. Yun, J.M., Kweon, M.H., Kwon, H.J., Hwang, J.K., and Mukhtar, H., 2006, Induction of Apoptosis and Cell Cycle Arrest by a Chalcone Panduratin A Isolated from Kaempferia pandurata in Androgen-Independent Human Prostate Cancer Cells PC3 and DU145, Carcinogenesis Advance Access, 27(7):1454-1464.
10
