pengaruh ekstrak etanol akar widuri …etheses.uin-malang.ac.id/440/1/10620048 pendahuluan.pdfi...
TRANSCRIPT
i
PENGARUH EKSTRAK ETANOL AKAR WIDURI (Calotropis
gigantea L.) TERHADAP KADAR IFN- DAN EKSPRESI
CASPASE 3 PADA FIBROSARCOMA MENCIT (Mus musculus L.)
SKRIPSI
Oleh:
ANDRI SETIAWAN
NIM. 10620048
JURUSAN BIOLOGI
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI
MAULANA MALIK IBRAHIM MALANG
2015
ii
PENGARUH EKSTRAK ETANOL AKAR WIDURI (Calotropis
gigantea L.) TERHADAP KADAR IFN- DAN EKSPRESI
CASPASE 3 PADA FIBROSARCOMA MENCIT (Mus musculus L.)
SKRIPSI
Diajukan Kepada:
Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Islam Negeri
Maulana Malik Ibrahim Malang
Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Dalam
Memperoleh Gelar Sarjana Sains (S.Si)
Oleh:
ANDRI SETIAWAN
NIM. 10620048 / S-1
JURUSAN BIOLOGI
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI
MAULANA MALIK IBRAHIM MALANG
2015
vi
MOTTO
“Yang paling penting bukanlah dari mana kita berasal dahulu dan dimana kita
berada sekarang, namun yang lebih penting adalah kemana kita ingin tiba”
“Maka nikmat Tuhan kamu yang manakah yang kamu dustakan?”
(QS. Ar-Rahman: 13)
vii
LEMBAR PERSEMBAHAN
“Saya persembahkan Tulisan ini bagi mereka yang berjuang melawan kanker,
dan
Saya dedikasikan untuk seluruh pecinta ilmu dan haus akan pengetahuan”
viii
PEDOMAN TRANSLITERASI ARAB LATIN
Penulisan trasliterasi Arab-Latin dalam skripsi ini menggunakan pedoman
trasliterasi berdasarkan keputusan bersama Menteri Agama RI dan Menteri
Pendidikan dan Kebudayaan RI no.158 tahun 1987 dan no.0543 b/U/1987 yang
secara garis besar dapat diuraikan sebagai berikut:
1. Konsonan
ix
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr.Wb.
Syukur alhamdulillah penulis haturkan kehadirat Allah SWT yang telah
melimpahkan Rahmat dan Hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan
skripsi dengan judul “Pengaruh Ekstrak Etanol Akar Widuri (Calotropis gigantea
L.) Terhadap Kadar IFN- dan Ekspresi Caspase 3 Pada Fibrosarcoma Mencit
(Mus musculus L.)”. Shalawat serta salam senantiasa tercurahkan kepada baginda
rasul Muhammad SAW beserta keluarga dan sahabatnya.
Selanjutnya penulis haturkan ucapan terimakasih seiring doa dan harapan
jazakumullah ahsanal jaza’ kepada semua pihak yang telah membantu
terselesaikannya skripsi ini. Ucapan terimakasih ini penulis sampaikan kepada:
1. Prof. Dr. H. Mudjia Rahardjo, M.Si, selaku Rektor Universitas Islam
Negeri Maulana Malik Ibrahim Malang.
2. Dr. drh. Hj. Bayyinatul Muchtaromah, M.Si, selaku Dekan Fakultas Sains
dan Teknologi Universitas Islam Negeri Maulana Malik Ibrahim Malang.
3. Dr. Evika Sandi Savitri, M.P, selaku Ketua Jurusan Biologi Fakultas Sains
dan Teknologi Universitas Islam Negeri Maulana Malik Ibrahim Malang.
4. Dr. drh. Hj. Bayyinatul Muchtaromah, M.Si, sebagai dosen pembimbing
Jurusan Biologi yang telah sabar memberikan bimbingan, arahan dan
memberikan waktu untuk membimbing penulis sehingga skripsi ini
terselesaikan dengan baik.
5. Umaiyatus Syarifah, M.A, sebagai dosen pembimbing integrasi sains dan
agama yang memberikan arahan serta pandangan sains dari perspektif
Islam sehingga skripsi ini terselesaikan dengan baik.
6. Dr. Retno Susilowati, M.Si, dan Kholifah Holil, M.Si, sebagai dosen
penguji yang telah memberikan saran terbaiknya.
7. Kiptiyah, M.Si, sebagai dosen wali yang telah banyak memberikan saran
dan motivasi selama perkuliahan.
8. Segenap Civitas akademika Jurusan Biologi, terutama seluruh Bapak/Ibu
dosen, terimakasih atas segenap ilmu dan bimbingannya.
x
9. Seluruh teman-teman Biologi angkatan 2010 yang berjuang bersama-sama
untuk mencapai kesuksesan yang diimpikan.
10. Semua pihak yang turut membantu dalam menyelesaikan skripsi ini baik
berupa materiil maupun moril.
Semoga Allah SWT memberikan balasan atas bantuan dan
pemikirannya.Akhir kata, penulis berharap skripsi ini bisa memberikan manfaat
bagi penulis khususnya dan bagi pembaca pada umumnya serta menambah
khasanah ilmu pengetahuan. Amin Ya Rabbal Alamin.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Malang, 12 Januari 2015
Penulis
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .................................................................................... i
HALAMAN PENGAJUAN ........................................................................ ii
HALAMAN PERSETUJUAN .................................................................... iii
HALAMAN PENGESAHAN ...................................................................... iv
HALAMAN PERNYATAAN ...................................................................... v
HALAMAN MOTTO .................................................................................. vi
HALAMAN PERSEMBAHAN .................................................................. vii
PEDOMAN TRANSLITERASI ................................................................ viii
KATA PENGANTAR .................................................................................. ix
DAFTAR ISI ................................................................................................. xi
DAFTAR GAMBAR .................................................................................... xiii
DAFTAR TABEL ........................................................................................ xiv
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................ xv
DAFTAR SINGKATAN .............................................................................. xvi
ABSTRAK .................................................................................................... xix
ABSTACT ..................................................................................................... xx
xxi ............................................................................................................. خال صة
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang .................................................................................. 1
1.2 Rumusan Masalah ............................................................................. 11
1.3 Tujuan Penelitian ............................................................................. 11
1.4 Hipotesis Penelitian ......................................................................... 11
1.5 Manfaat Penelitian ........................................................................... 12
1.6 Batasan Masalah .............................................................................. 12
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Tanaman Widuri (Calotropis gigantea L.) ....................................... 14
2.1.1 Morfologi Tanaman Widuri (Calotropis gigantea L.) .......... 14
2.1.2 Taksonomi Tanaman Widuri (Calotropis gigantea L.) .......... 17
2.1.3 Habitat Tanaman Widuri (Calotropis gigantean L.) ............. 17
2.1.4 Kandungan dan Manfaat Tanaman Widuri (Calotropis
gigantea L.) ........................................................................... 18
2.2 Karsinogenesis ................................................................................. 23
2.3 Kanker ............................................................................................... 29
2.3.1 Fibrosarcoma ......................................................................... 30
2.3.2 Epidemologi Fibrosarcoma .................................................... 32
2.3.3 Patofisiologi Fibrosarcoma .................................................... 33
2.3.4 Gejala Fibrosarcoma .............................................................. 34
2.3.5 Deteksi Fibrosarcoma............................................................. 34
2.4 DMBA(7,12–dimethylbenz(α)Antrhacena) Bahan Pemicu Kanker . 36
2.5 Sistem Imun ..................................................................................... 38
2.5.1 Respon Imun Terhadap Kanker ............................................. 40
2.5.1.1 Respon Imun Innate Atau Non-Spesifik ....................... 40
xii
2.5.1.2 Respon Imun Adaptif atau Spesifik ............................. 42
2.5.2 Interferon ............................................................................. 43
2.5.3 Peran IFN-γ terhadap kanker .............................................. 51
2.6 Apoptosis Sel ................................................................................... 52
2.6.1 Caspase 3 ............................................................................ 55
2.6.2 Pewarnaan Imunohistokimia ................................................
2.7 Mencit (Mus musculus L.) Sebagai Hewan Coba ............................ 58
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Rancangan Penelitian ....................................................................... 62
3.2 Variabel Penelitian ........................................................................... 62
3.3 Waktu dan Tempat Penelitian ......................................................... 63
3.4 Populasi dan Sampel Penelitian ...................................................... 63
3.5 Alat dan Bahan ................................................................................. 63
3.5.1 Alat ........................................................................................ 63
3.5.2 Bahan ...................................................................................... 64
3.6 Kegiatan Penelitian .......................................................................... 64
3.6.1 Preparasi Hewan Coba ........................................................... 64
3.6.2 Pembagian Kelompok Sampel ............................................... 65
3.6.3 Pembuatan Ekstrak Etanol Akar Widuri (Calotropis
gigantea L.) ........................................................................... 66
3.6.4 Pembuatan Sediaan Larutan CMC Na 0,5% ......................... 67
3.6.5 Pembuatan Larutan 7,12-dimetilbenz(α) Antrasena .............. 67
3.6.6 Penimbangan Berat Badan Hewan Coba ............................... 67
3.6.7 Pengambilan Sampel ............................................................. 68
3.6.8 Pengukuran Kadar IFN-γ dengan Metode Elisa .................... 68
3.6.9 Analisis Ekspresi Caspase 3 dengan Imunohistokimia ......... 70
3.7 Teknik Analisis Data........................................................................ 75
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pengaruh Ekstrak Etanol Akar Widuri (Calotropis gigantea L.)
Terhadap Rata-rata Berat Badan Pada Fibrosarcoma Mencit (Mus
musculus L.) .................................................................................... 76
4.2 Pengaruh Ekstrak Etanol Akar Widuri (Calotropis gigantea L.)
Terhadap Kadar IFN-γ Pada Fibrosarcoma Mencit (Mus musculus
L.) .................................................................................................... 82
4.3 Pengaruh Ekstrak Etanol Akar Widuri (Calotropis gigantea L.)
Terhadap Ekspresi Caspase 3 Pada Fibrosarcoma Mencit (Mus
musculus L.) .................................................................................... 87
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan ...................................................................................... 95
5.2 Saran ................................................................................................ 95
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... 96
LAMPIRAN .................................................................................................. 104
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Widuri (Calotropis gigantea L.) ................................................ 17
Gambar 2.2 Struktur Dasar Cardenolide ....................................................... 21
Gambar 2.3 Skema Karsinogenesis................................................................... 24
Gambar 2.4 Perbedaan Struktur Sel Normal dengan Sel Kanker ................. 29
Gambar 2.5 Proses perubahan sel normal menjadi sel kanker ...................... 30
Gambar 2.6 Histologi fibrosarcoma pada Subkutan ..................................... 32
Gambar 2.7 Struktur DMBA (7,12–dimethylbenz(α) Antrasena) ................. 36
Gambar 2.8 Jalur metabolisme DMBA ......................................................... 37
Gambar 2.9 Peran IFN-γ Pada Proses Penghambatan Kanker ...................... 52
Gambar 2.10 Proses Apoptosis ..................................................................... 53
Gambar 4.1.1 Rata-rata Berat Badan Selama Pengamatan. ........................... 77
Gambar 4.1.2 Morfologi Mencit (Mus musculus L.) pada minggu ke-3
Akibat Induksi DMBA. ................................................................. 79
Gambar 4.3.1 Pewarnaan Imunihistokimia Jaringan Subkutan (400x) Pada
sitoplasma ..................................................................................... 88
Gambar 4.3.2 Persentase Luas Ekspresi Caspase 3 dengan Imunoratio ........ 90
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Komponen Senyawa Bioaktif dalam Berbagai Bagian Tanaman
Widuri (Calotropis gigantea L.) .................................................. 20
Tabel 2.2 Tipe Interferon ............................................................................. 45
Tabel 2.3 Data Biologis Mencit (Mus musculus L.) di Laboratorium ......... 60
Tabel 4.1 Rata-rata Kadar IFN- γ pada Fibrosarcoma Mencit (Mus
musculus L.) ................................................................................. 83
Tabel 4.2 Rata-rata Persentase Ekspresi Caspase 3 Pada Fibrosarcoma
Mencit (Mus musculus L.) ............................................................ 91
xv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Alur Penelitian ............................................................................ 104
Lampiran 2 Data Hasil Penelitian .................................................................. 105
Lampiran 3 Analisis Data .............................................................................. 107
Lampiran 4 Penentuan dan Perhitungan Dosis ............................................. 113
Lampiran 5 Dokumentasi Penelitian ............................................................. 115
Lampiran 6. Gambar analisis Persentase Ekspresi Caspase 3 dengan
imunoratio ................................................................................ 120
xvi
DAFTAR SINGKATAN
AIF Apoptosis-inducing factor
Apaf-1 Apoptosis Protease Activating Factor-1
APC Antigen Presenting Cell
Bax Bcl–2assosiated x protein
Bc-2 cell lymphom–2
BHA Butil Hidroksi Anisol
Caspase cysteine-aspartic acid protease
CD Cluster of Differentiation
CMC Na Sodium Carboxyl Methyl Cellulose
CRP reactive protein
CT Computeriezed Tomographic
CTL Citotoxic T Lymphocyte
dA deoksiadenosin
DAB diaminobenzidine
dG deoksiguanosin
DMBA 7,12-Dimetilbenz(α) Antrasena
DNA Deoxyribo Nucleic Acid
EAC Ehrlich’s ascites carcinoma
elF2 Eukaryotic Initiation Factor 2
Elisa enzyme-linked immunosorbent assay
ER-α Reseptor Estroge–α
FASL Fas Ligan
FITC Fluorescein isothiocyanate
HE Hematoxylin Eosin
xvii
HLA Human Leukocyte Antigen
IFN-α interferon-α
IFN-β interferon-β
IFN-γ interferon-γ
IL interleukin
MAC Mitochondrial Apoptosis Induction Channel
MAPK Mitogen-Activated Protein Kinase
MAFs Macrophage Activating Factors
mEH microsomal epoxide hydrolase
MHC Mayor Histocompability Complex
MRI Magnetik Resonance Imaging
mRNA Messenger Ribonucleic acid
NK Natural Killer
NCHS National Center for Health Statistics
P53 Protein 53
P-450 Protein 450
PAH hidrokarbon aromatik polisiklik
PARP Poly (Adenosine 5’diphospate-Ribose) Polymerase
PGE2 Prostaglandin
PKR protein kinase R
PTEN phospatase and Tensin homolog deleted on
chromosome ten
ROS Reactive Oxigen Species
SA-HRP Strep advin-horseradish peroxidase
Th T-helper
xviii
TIL tumor-infiltrating lymphocyte
TLR 3 Toll Like Receptor 3
TNF-α Tumor Necrosis Factor–α
WHO World Health Organization
xix
ABSTRAK
Setiawan, Andri. 2015. Pengaruh Ekstrak Etanol Akar Widuri (Calotropis gigantea
L.) Terhadap Kadar IFN-γ dan Ekspresi Caspase 3 Pada Fibrosarcoma
Mencit (Mus musculus L.). Skripsi. Jurusan Biologi Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Islam Negeri Maulana Malik Ibrahim Malang.
Dosen Pembimbing: Dr. drh. Hj Bayyinatul Muchtaromah, M.Si dan Umaiyatus Syarifah,
M.A
Kata Kunci: Akar Widuri, Fibrosarcoma, IFN-γ, dan Caspase 3.
Widuri (Calotropis gigantea L.) adalah salah satu jenis tanaman yang diduga
memiliki khasiat sebagai anti kanker. Penelitian ini bertujuan. untuk mengetahui potensi
ekstrak etanol akar Widuri (Calotropis gigantea L.) terhadap kadar IFN-γ, Caspase 3 dan
rata-rata berat badan pada fibrosarcoma mencit (Mus musculus L.) akibat induksi 7,12-
Dimetilbenz(α) Antrasena (DMBA).
Penelitian ini merupakan penelitian eksperimental menggunakan Rancangan
Acak Lengkap (RAL) dengan 6 perlakuan 5 ulangan, masing-masing adalah kelompok
Kontrol (K- dan K+) dan kelompok perlakuan P1 (dosis 50 mg/Kg BB), P2 (dosis 100
mg/Kg BB), P3 (dosis 150 mg/Kg BB), dan P4 (metotreksat). Semua kelompok
perlakuan dalam penelitian ini diinduksi dengan DMBA 0,025 mg/g BB di daerah
subkutan. Setelah 6 minggu masa induksi selanjutnya dilakukan terapi ekstrak etanol akar
Widuri (Calotropis gigantea L.) selama 2 minggu. Parameter yang diamati dalam
penelitian ini adalah, kadar IFN-γ dengan metode ELISA, ekspresi Caspase 3 dengan
menggunakan metode Imunohistokimia, dan rata-rata berat badan mencit selama
penelitian. Data yang diperoleh dianalisis dengan menggunakan one way ANOVA
dengan post hoct Tukey-HSD α=0,05.
Hasil penelitian menunjukan bahwa pada dosis 150 mg/Kg BB kadar IFN-γ
paling tinggi (178,6±79,2), dibandingkan dengan P4 (146,3± 86,6), maupun K-
(48,7±25,7). Hasil ekspresi Caspase 3 menunjukkan bahwa pada dosis 150 mg/Kg BB
juga paling efektif dalam meningkatkan ekspresi Caspase 3 yaitu (79.05 ± 12.05)
penurunan berat badan pada saat induksi DMBA, setelah induksi DMBA berakhir dan
dilanjutkan terapi dengan ekstrak etanol akar Widuri (Calotropis gigantea L.) terjadi
peningkatan rata-rata berat badan pada semua perlakuan.
xx
ABSTRACT
Setiawan, Andri. 2015. Effect of Ethanol Extracts Widuri Roots (Calotropis gigantea
L.) Against Levels of IFN-γ and Expression of Caspase 3 In
Fibrosarcoma Mice (Mus musculus L.). Thesis. Biology Department,
Science and Technology Faculty, Maulana Malik Ibrahim State Islamic
University of Malang.
Supervisor: Dr. drh. Hj Bayyinatul Muchtaromah, M.Si and Umaiyatus Syarifah, M.A
Keywords: Widuri roots (Calotropis gigantea L.), IFN-γ, Caspase 3, Fibrosarcoma.
One type of plant that is thought to have anti-cancer properties as is the Widuri
root (Calotropis gigantea L.) The purpose of this research. to determine the potential of
ethanol extract of the Widuri roots (Calotopis gigantea L.) on levels of IFN-γ, expression
Caspase 3 and the weight average in fibrosarcoma mice (Mus musculus L.) induced 7.12-
Dimetilbenz (α) anthracene (DMBA).
This study was an experimental study that used a completely randomized design
(RAL) with 6 treatments 5 replications, there are control group (K- and K +) and P1
treatment group (dose of 50 mg / kg bb), P2 (dose of 100 mg / kg bb), P3 (a dose of 150
mg / kg bb), and P4 (methotrexate). All treatment groups in this study induced by DMBA
0.025 mg / g BB in the subcutaneous area. After 6 weeks of induction further therapy
ethanol extract Widuri roots (Calotropis gigantea L.) for 2 weeks. The parameters
observed in this study is the average weight of mice during the study, the levels of IFN-γ
by ELISA, and Caspase 3 expression analysis using Immunohistochemistry. Data were
analyzed using one-way ANOVA with Tukey-HSD post hoct α = 0.05.
The results showed that at a dose of 150 mg / kg bb levels of IFN-γ highest
(178.6 ± 79.2), compared with P4 (146.3 ± 86.6), and K (48.7 ± 25, 7). The results
showed that the expression of Caspase 3 at a dose of 150 mg / kg bb is also the most
effective in increasing the expression of Caspase 3 is (79.05 ± 12.05) weight loss during
DMBA induction, after DMBA induction over and continued therapy with ethanol extract
of the Widuri roots (Calotropis gigantea L.) an increase in the average weight on all
treatments.
xxi
خال صة.( ضد L)عشار عمالق لويدوريااليثانول مقتطفات من جذور ا أتثري. 5102سيتياوان، اندري.
.قمس علم األحياء. .Lيف يفية الفئران )املصحف العضلة 3والتعبري عن كاسباس IFN-γمستوايت كلية العلوم والتكنولوجيا جبامعة موالان مالك إبراهيم اإلسالمية احلكومية مباالنق.
ة ادلاجستري الشريفة أمّية ئن الد فة إدلشر. ة ادلاجستري مة ادلخرت بىنة الدكتورة: ء حىا اال علم إدلشرفة .3 وكاسباس ،IFN-γ يفية، ، لويدوريا جذوركلمات البحث:
مضادة خصائص ذلا أن يعتقد اليت النبااتت من واحد نوع هو.( L عمالق عشار) لويدوريا عمالق عشار) لويدوريا اجلذور من ادلستخلص اإليثانول إمكانية لتحديد. البحث هذا من واذلدف .للسرطان
L ).مستوايت على IFN-γ، يفية الفئران على الوزن ومتوسط 3 كاسباس (العضلة ادلصحف L ).اليت ( .ادلسرطنة ادلادة) أنثراسنيDimetilbenz (α )-7.12 يسببها
5 عالجات 6 مع( RAL) العشوائية كامل تصميم ابستخدام جتريبية دراسة الدراسة هذه وكانت ،(اجلسم وزن من كغ/ ملغ 50) P1 العالج ورلموعة+( Kو -K) التحكم رلموعة هو واحد كل مكررات،
P2 (كغ/ ملغ 100 جبرعة BB)، P3 (اجلسم وزن من كغ/ ملغ 150 جرعة)، وP4 (ميثوتريكسات.) 6 بعد. اجللد حتت منطقة يف غ/ ملغ 0.025 ادلسرطنة ادلادة عن النامجة الدراسة هذه يف العالج الفئات مجيع
.أسابيع 2 دلدة.( L عمالق عشار) لويدوريا جذور من اإليثانول استخراج من ادلزيد التعريفي العالج من أسابيع ادلناعية 3 كاسباس عن والتعبري ،ELISA قبل من IFN γ ومستوايت الدراسة، هذه يف لوحظ ادلعلمات
اجتاه يف ANOVA ابستخدام البياانت حتليل مت وقد. الدراسة أثناء الفئران وزن ومتوسط طريقة، ابستخدام .hoct α = 0.05 آخر HSD-توكي مع واحد
،(79.2± 178.6) أعلى IFN-γ من كغم/ ملغم 150 جبرعة مستوايت أن النتائج وأظهرت 3 كاسباس عن التعبري أن النتائج وأظهرت K (48.7 ± 25.7 .)و ،P4 (146.3 ± 86.6) مع ابدلقارنة
اخلسارة هو 3 كاسباس عن التعبري زايدة يف فعالية األكثر أيضا هو اجلسم وزن من كغ/ ملغ 150 جبرعة مع العالج واستمرار مرارا احلث ادلسرطنة ادلادة بعد االستقراء، ادلسرطنة ادلادة خالل الوزن( ±0:05 79.05)
.العالجات مجيع بني وزن متوسط يف زايدة.( L عمالق عشار) الشوك جذور من ادلستخلص اإليثانول